Question

硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO等雜質(zhì)）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖：

（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有

 

．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過20min，若在空氣中酸浸時(shí)間過長，溶液中Fe²⁺含量將下降，其原因是

 

（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：

氫氧化物	Al（OH）3	Mg（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH）2
開始沉淀的pH	3.10	8.54	2.01	7.11
完全沉淀的pH	4.77	11.04	3.68	9.61

在“除雜”步驟中，為除去Fe³⁺和Al³⁺，溶液的pH最大值應(yīng)小于

 

，檢驗(yàn)Fe³⁺已經(jīng)除盡的試劑是

 

；當(dāng)pH=5時(shí)，溶液中c（Al³⁺）=

 

mol?L^-1（已知常溫下K_sp[Al（OH）₃]=2.0×10^-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是

 

．
（5）a g燒渣經(jīng)過上述工藝可得紅氧化鐵b g．藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于

 

（用含a、b的表達(dá)式表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),鐵的氧化物和氫氧化物,物質(zhì)的分離、提純和除雜

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）硫鐵礦燒渣是一種工業(yè)廢渣（含F(xiàn)e₂O₃及少量SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等雜質(zhì)），依據(jù)流程分析，加入碳還原會(huì)和二氧化硅反應(yīng)生成硅和一氧化碳，硫鐵礦燃燒會(huì)生成二氧化硫；
（2）在空氣中“酸浸”時(shí)間過長，溶液中Fe²⁺含量將下降的原因是亞鐵離子在酸性溶液中被氧氣氧化為鐵離子；
（3）除去Fe³⁺和Al³⁺，依據(jù)圖表中沉淀所需PH分析判斷，檢驗(yàn)鐵離子可以使用KSCN溶液；根據(jù)溶度積常數(shù)的表達(dá)式計(jì)算出溶液中鋁離子的濃度；
（4）將溶液中Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，防止混入雜質(zhì)，需要對(duì)沉淀繼續(xù)洗滌干燥；
（5）制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，根據(jù)燒渣質(zhì)量ag和紅氧化鐵質(zhì)量bg計(jì)算出所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最小值．

解答： 解：（1）硫鐵礦燒渣是一種工業(yè)廢渣（含F(xiàn)e₂O₃及少量SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等雜質(zhì)），依據(jù)流程分析，加入碳還原會(huì)和二氧化硅反應(yīng)生成硅和一氧化碳，硫鐵礦燃燒會(huì)生成二氧化硫，生成的污染性氣體為一氧化碳和二氧化硫，
故答案為：CO、SO₂；
（2）在空氣中“酸浸”時(shí)間過長，溶液中Fe²⁺含量將下降的原因是亞鐵離子在酸性溶液中被氧氣氧化為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O；
（3）除去Fe³⁺和Al³⁺，依據(jù)圖表中沉淀所需PH分析，溶液PH小于7.11時(shí)，亞鐵離子不沉淀，鐵離子和鋁離子完全沉淀，檢驗(yàn)鐵離子可以使用KSCN溶液；溶液pH=5時(shí)，溶液中氫氧根離子濃度為：1×10^-9mol/L，K_sp[Al（OH）₃]=2.0×10^-33，c（Al³⁺）=

Ksp

c(OH-)3

=

2.0×10-33

(1×10-9)3

mol/L=2.0×10^-6mol/L，
故答案為：7.11；KSCN溶液； 2.0×10^-6；
（4）將溶液中Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，防止混入雜質(zhì)，需要對(duì)沉淀繼續(xù)洗滌干燥，
故答案為：洗滌或洗滌、干燥；
（5）制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，制取的紅氧化鐵bg中含有的鐵的物質(zhì)的量應(yīng)該大于：

bg×98%

160g/mol

×2=

b×98%

80

mol，則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于：

b×98% 80 mol×56g/mol

ag

=

b×98.0%×56

80a

，
故答案為：

b×98.0%×56

80a

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了紅氧化鐵的制備方案的設(shè)計(jì)、鐵離子的檢驗(yàn)方法、物質(zhì)的分離與除雜等知識(shí)，題目難度較大，設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn)較大，常見考查了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況．