Question

以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等．实验室模拟工业以硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃），过程如下：

（1）硫酸渣的成分中属于两性氧化物的是

 

，写出酸溶过程硫酸渣与稀硫酸反应的离子反应方程式（任意两个）：

 

、

 

（2）生产过程中，为了确保铁红的纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是

 

（部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表）

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4

（3）滤渣A的主要成分为

 

，滤液B可以回收的物质有Na₂SO₄、MgSO₄和

 

（4）第二次过滤得到的沉淀加水进行洗涤，如何证明沉淀一定洗涤干净？请简单描述一下实验操作：

 

．

Answer 1

考点：铁的氧化物和氢氧化物,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,镁、铝的重要化合物

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO₂，再加氢氧化钠调节PH值3.2～3.8主要是使三价铁沉淀，而二价镁，三价铝都不沉淀而被除去，最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁，从而得到实验目的；
（1）氧化铝是两性氧化物，可以和硫酸反应生成硫酸铝和水；氧化铁是碱性氧化物，可以和硫酸反应生成硫酸铁和水；
（2）根据几种离子沉淀的pH，应选择使Fe³⁺沉淀完全而其他离子不沉淀；
（3）二氧化硅不和酸反应；因加入的是氢氧化钠来调节PH，所以滤液B中应是未沉淀离子的硫酸盐和硫酸钠；
（4）洗涤干净的实验操作为取最后一次洗涤液，加入BaCl₂溶液，不产生白色沉淀，则证明沉淀洗涤干净．

解答： 解：硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO₂，再加氢氧化钠调节PH值3.2～3.8主要是使三价铁沉淀，而二价镁，三价铝都不沉淀而被除去，最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁，从而得到实验目的；
（1）氧化铝是两性氧化物，可以和硫酸反应生成硫酸铝和水，离子方程式为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
氧化铁是碱性氧化物，可以和硫酸反应生成硫酸铁和水，离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，
故答案为：Al₂O₃；Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）根据几种离子沉淀的pH，使Fe³⁺沉淀完全的PH为3.2，其他离子开始沉淀PH为3.8，因此所选PH因介于3.2和3.8之间，
故答案为：3.2～3.8；
（3）因二氧化硅不与硫酸反应，故“滤渣A”主要成份为SiO₂；未沉淀的离子为Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，故滤液B可以回收的物质有Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄，
故答案为：SiO₂；Al₂（SO₄）₃；
（4）洗涤干净的实验操作为取最后一次洗涤液，加入BaCl₂溶液，不产生白色沉淀，则证明沉淀洗涤干净，
故答案为：取最后一次洗涤液，加入BaCl₂溶液，不产生白色沉淀，则证明沉淀洗涤干净．

点评：本题考查实验的探究与评价，难度中等．涉及物质的性质、离子方程式的书写等方面的知识，侧重学生分析、解决问题能力的培养．