Question

工业上利用硫酸渣（含Fe²⁺、Fe³⁺的硫酸盐及少量CaO和MgO）制备高档颜料铁红(Fe₂O₃ )和回收(NH₄)₂SO₄，具体生产流程如下：

回答下列问题：
（1）在废渣溶解操作时，为了加速废渣溶解的措施是：___________________、__________________（任写两点）
（2）物质A是一种氧化剂
①工业上最好选用         （填序号）

A．空气

B．Cl2

C．MnO2

D．H2O2，

②简述工业上这样选择A的理由是           、________________（任意答2条）。
③写出A参与反应的离子方程式为__________________________________________
（3根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的条件是__________________。

（4）往铵黄铁矾溶液(含Fe³⁺)中加入溶液B至pH为5时产生沉淀，请写出产生沉淀的离子方程式：_______________________________________________________。
（5）写出铵黄铁矾晶体溶于适量蒸馏水中，往其中加入过量Ba(OH)₂溶液，发生反应的离子方程式为：_____________________________________________________
（6）回收所得的(NH₄)₂SO₄晶体可能含有的杂质是：___________________________

Answer 1

（1）不断搅拌；将废渣粉碎；升高温度；适当增加A的浓度等 （2分）
（2）①A（空气）（2分）
②原料来源容易成本低；不产生污染；不引入杂质。（2分，答其中两点即可）
③4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O （2分）
（3）溶液温度控制在80℃，pH控制在1.5（1分），氧化时间为4小时左右（1分）
（4）Fe³⁺+3NH₃·H₂O=Fe(OH)₃↓+3NH₄⁺（2分）
（5）NH₄⁺+Fe³⁺2SO₄^2-+2Ba²⁺+2OH^-=2BaSO₄↓+NH₃.H₂O+Fe(OH)₃↓（2分）
（6）MgSO₄、CaSO₄（2分）

解析试题分析：（1）加快反应速率的因素有浓度、温度、增大接触面积等，因此加快溶解速率可以不断搅拌、将废渣粉碎、升高温度、适当增加A的浓度等 （2分）
（2）把Fe²⁺氧化为Fe³⁺，通入空气就行了，空气经济易得，可以节约成本，并且无污染。发生的离子反应方程式： 4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O （2分）
（3）曲线图中的因变量有温度、时间、pH值，因此对比分析溶液在80℃，pH控制在1.5，氧化时间为4小时左右时氧化效率最佳。
（4）根据流程可知，沉淀后得到的滤渣可以制备铁红，所以可知沉淀是Fe(OH)₃ 。滤液为(NH₄)₂SO₄ ，则调节pH的试剂应该选用氨水，这样就不引入其他杂质离子，发生的反应为：Fe³⁺+3 NH₃·H₂O=Fe(OH)₃↓+3NH₄⁺
（5）铵黄铁矾与氢氧化钡混合，NH₄⁺与OH^- 反应生成NH₃.H₂O， Fe³⁺与OH^-生成Fe(OH)₃ 沉淀，SO₄^2-与Ba²⁺生成BaSO₄沉淀。所以离子方程式为NH₄⁺+Fe³⁺2SO₄^2-+2Ba²⁺+2OH^-=2BaSO₄↓+NH₃.H₂O+Fe(OH)₃↓
（6）因为硫酸渣中含有CaO和MgO，加酸溶解以后在结晶得到铵黄铁矾时，分离得到的滤液没有除杂，因此会混有MgSO₄、CaSO₄ 等杂质。 （2分）
考点：本题考查的是流程比较复杂的化工流程题，同样是需要考生有化工生产的思想，多从经济效益、化学原理角度出发思考问题。解题时一定要注意瞻前顾后，这样才能把有用的信息掌握清楚，才能写出陌生反应的方程式或离子方程式。