Question

硫铁矿烧渣的主要成分为Fe₂O₃、Fe₃O₄，以及少量SiO₂、Al₂O₃等．由硫铁矿烧渣制备铁红（Fe₂O₃）的一种工艺流程如下：

已知：还原焙烧时，大部分Fe₂O₃、Fe₃O₄转化为FeO．
几种离子开始沉淀和完全沉淀时的pH如下表所示：

离子	开始沉淀时的pH	完全沉淀时的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7

（1）“酸浸、过滤”步骤中所得滤液中的金属阳离子有（填离子符号）

 

．
（2）Fe粉除调pH外，另一个作用是

 

；Fe粉调节溶液的pH为

 

．
（3）“沉淀、过滤”步骤中生成FeCO₃的离子方程式为

 

；所得滤液的主要溶质是（填化学式）

 

．
（4）高温条件下，“氧化”步骤中发生反应的化学方程式为

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,铁的氧化物和氢氧化物

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：硫铁矿烧渣与焦炭还原焙烧得到Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂、Al₂O₃的混合物；混合物中加入足量硫酸，Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、Al₂O₃与酸反应生成的硫酸亚铁、硫酸铁和硫酸铝；在滤液中加入铁粉调节PH值，铁粉具有还原性，可以将铁离子还原为亚铁离子，便于与铝离子的分离；将PH值调至4.7～7.6之间，使铝离子完全生成氢氧化铝沉淀；再加入碳酸氢铵，与亚铁离子反应生成碳酸亚铁沉淀，碳酸亚铁在高温下与氧气发生氧化还原反应生成氧化铁和二氧化碳，以此进行解答．

解答： 解：（1）Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、Al₂O₃与酸反应生成的硫酸亚铁、硫酸铁和硫酸铝，故滤液中的金属阳离子有Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，
故答案为：Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺；
（2）Fe³⁺与Al³⁺开始沉淀时的pH值相近，铁粉具有还原性，可以将铁离子还原为亚铁离子，便于与铝离子的分离；加入铁粉调节PH至4.7～7.6之间，使铝离子完全沉淀，而亚铁离子不沉淀，
故答案为：将铁离子还原为亚铁离子，便于与铝离子的分离；4.7～7.6之间；
（3）碳酸氢根离子与亚铁离子发生双水解反应生成碳酸亚铁沉淀、水和二氧化碳，离子方程式为：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；所得滤液的主要溶质是硫酸铵，化学式为：（NH₄）₂SO₄，
故答案为：（NH₄）₂SO₄；
（4）碳酸亚铁与氧气发生氧化还原反应生成氧化铁和二氧化碳，方程式为：FeCO₃+O₂

高温  .

2Fe₂O₃+CO₂，故答案为：FeCO₃+O₂

高温  .

2Fe₂O₃+CO₂．

点评：本题考查制备实验方案的设计与评价，难度较大．侧重学生分析能力和创新能力的培养．