Question

16．绿矾（FeSO₄•7H₂O）可用作除草剂、净水剂或抗贫血药等．某研究小组同学采用硫铁矿焙烧后的烧渣（主要成份为Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂，不考虑其他杂质）制备绿矾，设计了如下流程．

请回答：
（1）①～③所涉及的实验操作方法中，用到过滤的是①②（填序号）．
（2）③中发生反应的离子方程式是Fe（OH）₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O．
（3）下列说法正确的是（填字母）ac．
a．①中可选用盐酸，③中只能用硫酸  
b．溶液B中含有OH^-、SiO₃^2-、AlO₂^-等阴离子
c．④中发生了氧化还原反应，固体C做还原剂
（4）原烧渣中Fe₂O₃的质量分数为48.00%（或0.48）．

Answer 1

分析 烧渣主要成份为Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂，不考虑其他杂质，与足量酸混合，离子反应方程式为Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O；
SiO₂和酸不反应，然后过滤得到的固体A为SiO₂，溶液A中含有H+、Al³⁺、Fe³⁺，加入足量碱，发生的反应为Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，然后过滤得到的滤液B中含有偏铝酸盐和碱，固体B为Fe（OH）₃，B和稀硫酸反应生成Fe₂（SO₄）₃，C中含有硫酸和硫酸铁，加入固体C，为防止引入杂质，则固体C为Fe，发生氧化还原反应生成硫酸亚铁，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到绿矾，
（1）分离难溶性固体和溶液采用过滤方法；
（2）③中为氢氧化铁和酸的反应；
（3）a．①的目的是溶解金属氧化物，③的目的是得到硫酸盐；
b．B中不含硅酸根离子；
c．加入Fe的目的是还原铁离子；
（4）n[FeSO₄•7H₂O]=$\frac{25.02g}{278g/mol}$=0.09mol，根据2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺知，有$\frac{2}{3}$的亚铁离子来自于铁离子，所以根据Fe原子守恒得n（Fe₂O₃）=$\frac{1}{2}$×$\frac{2}{3}$×n[FeSO₄•7H₂O]=$\frac{1}{2}$×$\frac{2}{3}$×0.09mol=0.03mol，m（Fe₂O₃）=0.03mol×160g/mol=4.8g，根据质量分数公式计算其质量分数．

解答 解：烧渣主要成份为Fe₂O₃、Al₂O₃和SiO₂，不考虑其他杂质，与足量酸混合，离子反应方程式为Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，；
SiO₂和酸不反应，然后过滤得到的固体A为SiO₂，溶液A中含有H+、Al³⁺、Fe³⁺，加入足量碱，发生的反应为Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃↓、Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，然后过滤得到的滤液B中含有偏铝酸盐和碱，固体B为Fe（OH）₃，为防止引进杂质，酸用稀硫酸，B和稀硫酸反应生成Fe₂（SO₄）₃，C中含有硫酸和硫酸铁，加入固体C，为防止引入杂质，则固体C为Fe，发生氧化还原反应生成硫酸亚铁，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到绿矾，
（1）通过以上分析知，采用过滤方法分离的是①②，故答案为：①②；
（2）氢氧化铁和酸反应生成铁盐和水，离子方程式为Fe（OH）₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O，故答案为：Fe（OH）₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O；
（3）a． ①的目的是溶解金属氧化物，③的目的是得到硫酸盐，所以①中可选用盐酸，③中只能用硫酸，
，故正确；
b．通过以上分析知，溶液B中含有OH^-、AlO₂^-，不含硅酸根离子，故错误；
c．④中发生了氧化还原反应，固体C做还原剂，失电子发生氧化反应，故正确；
故选ac；
（4）n[FeSO₄•7H₂O]=$\frac{25.02g}{278g/mol}$=0.09mol，根据2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺知，有$\frac{2}{3}$的亚铁离子来自于铁离子，所以根据Fe原子守恒得n（Fe₂O₃）=$\frac{1}{2}$×$\frac{2}{3}$×n[FeSO₄•7H₂O]=$\frac{1}{2}$×$\frac{2}{3}$×0.09mol=0.03mol，m（Fe₂O₃）=0.03mol×160g/mol=4.8g，氧化铁质量分数=$\frac{4.8g}{10.00g}×$100%=48.00%（或0.48），
故答案为：48.00%（或0.48）．

点评 本题考查物质制备，为高频考点，侧重考查学生分析推断及综合应用能力，明确流程图中发生的反应及物质分离提纯方法是解本题关键，注意原子守恒的灵活运用，注意绿矾中Fe元素来源，为易错点．