Question

查阅资料：CaO、MgO在高温下与C难反应，但能与SiO₂反应．硫铁矿烧渣是一种工业废渣（含Fe₂O₃及少量SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等杂质），该烧渣可用于制取氧化铁，具体化工生产工艺流程如下：

（1）焙烧时产生的主要有害气体是

 

．
（2）若在空气中“酸浸”时间过长，溶液中Fe²⁺含量将下降，其原因是：

 

（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：

氢氧化物	Al（OH）3	Fe（OH）3	Fe（OH）2
开始沉淀的pH	3.10	2.01	7.11
完全沉淀的pH	4.77	3.68	9.61

在“除杂”步骤中，为除去Fe³⁺和Al³⁺，溶液的pH最大值应小于

 

，检验Fe³⁺已经除尽的试剂是

 

（除KSCN外）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe²⁺转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：工业废渣主要含Fe₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO等杂质，加煤燃烧可生成CO、SO₂等有毒气体，加硫酸后只有二氧化硅不反应，酸浸时间过长，溶液中Fe²⁺含量将下降，被氧化生成Fe³⁺，过滤除去二氧化硅，然后除杂时结合生成沉淀的pH可知，pH大于4.77，小于7.11时Fe³⁺和Al³⁺完全转化为沉淀，而亚铁离子没有转化为沉淀，“中和合成”的目的是将溶液中Fe²⁺转变为碳酸亚铁沉淀，过滤得到A为碳酸亚铁，需要洗涤、干燥，然后加热得到氧化铁，以此来解答．
（1）硫铁矿烧渣是一种工业废渣（含Fe₂O₃及少量SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO等杂质），依据流程分析，加入碳还原会和二氧化硅反应生成硅和一氧化碳，硫铁矿燃烧会生成二氧化硫；
（2）在空气中“酸浸”时间过长，溶液中Fe²⁺含量将下降的原因是亚铁离子在酸性溶液中被氧气氧化为铁离子；
（3）除去Fe³⁺和Al³⁺，依据图表中沉淀所需PH分析判断，检验铁离子除KSCN外，可以加入苯酚出现紫色证明铁离子的存在；
（4）将溶液中Fe²⁺转变为碳酸亚铁沉淀，防止混入杂质，需要对沉淀继续洗涤干燥．

解答： 解：工业废渣主要含Fe₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO等杂质，加煤燃烧可生成CO、SO₂等有毒气体，加硫酸后只有二氧化硅不反应，酸浸时间过长，溶液中Fe²⁺含量将下降，被氧化生成Fe³⁺，过滤除去二氧化硅，然后除杂时结合生成沉淀的pH可知，pH大于4.77，小于7.11时Fe³⁺和Al³⁺完全转化为沉淀，而亚铁离子没有转化为沉淀，“中和合成”的目的是将溶液中Fe²⁺转变为碳酸亚铁沉淀，过滤得到A为碳酸亚铁，需要洗涤、干燥，然后加热得到氧化铁，
（1）由上述分析可知，“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有CO、SO₂等，故答案为：CO、SO₂；
（2）在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe²⁺含量将下降，其原因是4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O，故答案为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O；
（3）除去Fe³⁺和Al³⁺，依据图表中沉淀所需PH分析，溶液PH小于7.11时，亚铁离子不沉淀，铁离子和铝离子完全沉淀，检验铁离子除KSCN外，可以加入苯酚出现紫色证明铁离子的存在，故答案为：7.11；苯酚；
（4）将溶液中Fe²⁺转变为碳酸亚铁沉淀，防止混入杂质，需要对沉淀继续洗涤干燥，故答案为：洗涤或洗涤、干燥．

点评：本题考查制备实验方案的设计，为高频考点，把握制备原理及实验流程中的反应、物质的性质等为解答的关键，侧重分析与实验，题目难度不大．