Question

硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)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下：

（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(guò)20min，若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，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

 

，常溫下，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

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：工業(yè)廢渣主要含F(xiàn)e₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO等雜質(zhì)，加煤燃燒可生成CO、SO₂等有毒氣體，加硫酸后只有二氧化硅不反應(yīng)，酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe²⁺含量將下降，被氧化生成Fe³⁺，過(guò)濾除去二氧化硅，然后除雜時(shí)結(jié)合生成沉淀的pH可知，pH大于4.77，小于7.11時(shí)Fe³⁺和Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀，而亞鐵離子沒(méi)有轉(zhuǎn)化為沉淀，“中和合成”的目的是將溶液中Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，過(guò)濾得到A為碳酸亞鐵，需要洗滌、干燥，然后加熱得到氧化鐵，以此來(lái)解答．

解答： 解：工業(yè)廢渣主要含F(xiàn)e₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO等雜質(zhì)，加煤燃燒可生成CO、SO₂等有毒氣體，加硫酸后只有二氧化硅不反應(yīng)，酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe²⁺含量將下降，被氧化生成Fe³⁺，過(guò)濾除去二氧化硅，然后除雜時(shí)結(jié)合生成沉淀的pH可知，pH大于4.77，小于7.11時(shí)Fe³⁺和Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀，而亞鐵離子沒(méi)有轉(zhuǎn)化為沉淀，“中和合成”的目的是將溶液中Fe²⁺轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，過(guò)濾得到A為碳酸亞鐵，需要洗滌、干燥，然后加熱得到氧化鐵，
（1）由上述分析可知，“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有CO、SO₂等，故答案為：CO、SO₂等；
（2）在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe²⁺含量將下降，其原因是4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，故答案為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（3）由生成沉淀的pH可知，pH大于4.77，小于7.11時(shí)Fe³⁺和Al³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀，而亞鐵離子沒(méi)有轉(zhuǎn)化為沉淀，則除去Fe³⁺和Al³⁺，溶液的pH最大值應(yīng)小于7.11；當(dāng)pH=5時(shí)，溶液中c（Al³⁺）=

2.0×10-33

(10-9)3

=2.0×10^-6mol/L，故答案為：7.11；2.0×10^-6；      
（4）A為碳酸亞鐵，需要洗滌、干燥，然后加熱得到氧化鐵，故答案為：洗滌、干燥．

點(diǎn)評(píng)：本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握制備原理及實(shí)驗(yàn)流程中的反應(yīng)、物質(zhì)的性質(zhì)等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)、計(jì)算能力的綜合考查，題目難度不大．