Question

7．实验室用某冶金厂的废渣（Fe₂O₃、Al₂O₃和少量FeS、SiO₂等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）[Fe（OH）（SO₄）]_n和高纯度的Al₂O₃，过程如图1：

（1）写出酸浸时废渣中主要成分发生反应的一个离子方程式Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O（或Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O）．
过程①中FeS转化为Fe³⁺和硫单质，写出此反应的离子方程式4FeS+3O₂+12H⁺═4Fe³⁺+4S+6H₂O．
（2）将滤渣灼烧可得到纯度较高的晶体，产生的气体通入下列溶液中，溶液不会褪色的是C（填编号）．
A．品红溶液  B．酸性KMnO₄溶液C．紫色石蕊溶液  D．溴水
（3）加入K₂CO₃，溶液中Fe³⁺、Al³⁺的相对含量的变化如图2所示，则x的值的范围为2.5～3.5．控制溶液的温度为70～80℃的目的是过高的温度不利于聚铁的形成（或Fe³⁺水解形成Fe（OH）₃胶体或温度太低不利于水解，温度过高难于生成聚铁）．
（4）过程③中若用NaOH代替氨水会造成铝元素的损失，其原因是Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O（或Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O）．（用离子方程式表示）．

Answer 1

分析 废渣（Fe₂O₃、Al₂O₃和少量FeS、SiO₂等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）[Fe（OH）（SO₄）]_n和高纯度的Al₂O₃，由流程可知，加硫酸溶解后，发生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、4FeS+3O₂+12H⁺═4Fe³⁺+4S+6H₂O，滤渣为S、SiO₂，过滤后滤液加碳酸钾调节pH，使铁离子转化为聚铁，然后滤液中加氨水生成沉淀为氢氧化铝，氢氧化铝灼烧生成氧化铝，以此来解答．

解答 解：废渣（Fe₂O₃、Al₂O₃和少量FeS、SiO₂等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）[Fe（OH）（SO₄）]_n和高纯度的Al₂O₃，由流程可知，加硫酸溶解后，发生Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O、4FeS+3O₂+12H⁺═4Fe³⁺+4S+6H₂O，滤渣为S、SiO₂，过滤后滤液加碳酸钾调节pH，使铁离子转化为聚铁，然后滤液中加氨水生成沉淀为氢氧化铝，氢氧化铝灼烧生成氧化铝，
（1）酸浸时废渣中主要成分发生反应的一个离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O（或Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O）；过程①中FeS转化为Fe³⁺和硫单质，写出此反应的离子方程式为4FeS+3O₂+12H⁺═4Fe³⁺+4S+6H₂O，
故答案为：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O（或Al₂O₃+6H⁺═2Al³⁺+3H₂O）；4FeS+3O₂+12H⁺═4Fe³⁺+4S+6H₂O；
（2）滤渣灼烧可得到纯度较高的晶体为二氧化硫，为酸性氧化物，具有还原性和漂白性，与A、B、D中均反应，只有C中溶液不褪色，故答案为：C；
（3）加入K₂CO₃，溶液中Fe³⁺、Al³⁺的相对含量的变化由图2可知，则x的值的范围为2.5～3.5．控制溶液的温度为70～80℃的目的是过高的温度不利于聚铁的形成（或Fe³⁺水解形成Fe（OH）₃胶体或温度太低不利于水解，温度过高难于生成聚铁），
故答案为：2.5～3.5；过高的温度不利于聚铁的形成（或Fe³⁺水解形成Fe（OH）₃胶体或温度太低不利于水解，温度过高难于生成聚铁）；
（4）过程③中若用NaOH代替氨水会造成铝元素的损失，其原因是Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O（或Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O），
故答案为：Al（OH）₃+OH^-═AlO₂^-+2H₂O（或Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O）．

点评 本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备实验流程、混合物分离提纯方法、物质的性质和发生的反应为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度不大．