题目内容

工业上利用硫酸渣(含Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量CaO和MgO)制备高档颜料铁红(Fe2O3 )和回收(NH4)2SO4,具体生产流程如下:

回答下列问题:
(1)在废渣溶解操作时,为了加速废渣溶解的措施是:___________________、__________________(任写两点)
(2)物质A是一种氧化剂
①工业上最好选用         (填序号)
A.空气B.Cl2C.MnO2D.H2O2,
②简述工业上这样选择A的理由是           、________________(任意答2条)。
③写出A参与反应的离子方程式为__________________________________________
(3根据下图有关数据,你认为工业上氧化操作时应控制的条件是__________________。

(4)往铵黄铁矾溶液(含Fe3+)中加入溶液B至pH为5时产生沉淀,请写出产生沉淀的离子方程式:_______________________________________________________。
(5)写出铵黄铁矾晶体溶于适量蒸馏水中,往其中加入过量Ba(OH)2溶液,发生反应的离子方程式为:_____________________________________________________
(6)回收所得的(NH4)2SO4晶体可能含有的杂质是:___________________________
(1)不断搅拌;将废渣粉碎;升高温度;适当增加A的浓度等 (2分)
(2)①A(空气)(2分)
②原料来源容易成本低;不产生污染;不引入杂质。(2分,答其中两点即可)
③4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O (2分)
(3)溶液温度控制在80℃,pH控制在1.5(1分),氧化时间为4小时左右(1分)
(4)Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+(2分)
(5)NH4++Fe3+2SO42-+2Ba2++2OH-=2BaSO4↓+NH3.H2O+Fe(OH)3↓(2分)
(6)MgSO4、CaSO4(2分)

试题分析:(1)加快反应速率的因素有浓度、温度、增大接触面积等,因此加快溶解速率可以不断搅拌、将废渣粉碎、升高温度、适当增加A的浓度等 (2分)
(2)把Fe2+氧化为Fe3+,通入空气就行了,空气经济易得,可以节约成本,并且无污染。发生的离子反应方程式: 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O (2分)
(3)曲线图中的因变量有温度、时间、pH值,因此对比分析溶液在80℃,pH控制在1.5,氧化时间为4小时左右时氧化效率最佳。
(4)根据流程可知,沉淀后得到的滤渣可以制备铁红,所以可知沉淀是Fe(OH)3 。滤液为(NH4)2SO4 ,则调节pH的试剂应该选用氨水,这样就不引入其他杂质离子,发生的反应为:Fe3++3 NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+
(5)铵黄铁矾与氢氧化钡混合,NH4+与OH- 反应生成NH3.H2O, Fe3+与OH-生成Fe(OH)3 沉淀,SO42-与Ba2+生成BaSO4沉淀。所以离子方程式为NH4++Fe3+2SO42-+2Ba2++2OH-=2BaSO4↓+NH3.H2O+Fe(OH)3↓
(6)因为硫酸渣中含有CaO和MgO,加酸溶解以后在结晶得到铵黄铁矾时,分离得到的滤液没有除杂,因此会混有MgSO4、CaSO4 等杂质。 (2分)
练习册系列答案
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某化学小组在实验室模拟用软锰矿(主要成分MnO2,杂质为铁及铜的化合物等)制备高纯碳酸锰,过程如下(部分操作和条件略):
① 缓慢向烧瓶中(见图)通入过量混合气进行“浸锰”操作,主要反应原理为:

SO2+ H2O = H2SO3
MnO2+ H2SO3 = MnSO4+ H2O
(铁浸出后,过量的SO2 会将Fe3+还原为Fe2+)
② 向“浸锰”结束后的烧瓶中加入一定量纯MnO2粉末。
③ 再用Na2CO3溶液调节pH为3.5左右,过滤。
④ 调节滤液pH为6.5~7.2 ,加入NH4HCO3 ,有浅红色的沉淀生成,过滤、洗涤、干燥,得到高纯碳酸锰。
回答:
(1)“浸锰”反应中往往有副产物MnS2O6 的生成,温度对“浸锰”反应的影响如下图,为减少MnS2O6的生成,“浸锰”的适宜温度是          。

(2)查阅表1,③中调pH为3.5时沉淀的主要成分是      。②中加入一定量纯MnO2粉末的主要作用是        ,相应反应的离子方程式为         。
表1:生成相应氢氧化物的pH
物质
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mn(OH)2
Cu(OH)2
开始沉淀pH
2.7
7.6
8.3
4.7
完全沉淀pH
3.7
9.6
9.8
6.7
 
(3)③中所得的滤液中含有Cu2+,可添加过量的难溶电解质MnS除去Cu2+,经过滤,得到纯净的MnSO4。用平衡移动原理解释加入MnS的作用_________________。
(4)④中加入NH4HCO3 后发生反应的离子方程式是____________________。
(5)检验④中沉淀是否洗涤干净的方法是          。

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