Question

【题目】以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO等。现以硫酸渣制备铁红(Fe2O3)，过程如下：

（1）酸溶过程中Fe2O3与稀硫酸反应的离子方程式是____。

（2）还原过程中加入FeS2是将溶液中的Fe3+ 还原为Fe2+，而本身被氧化为SO42－，写出有关的离子方程式：_____。

（3）生产过程中，为了确保铁红的质量，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是__。

（部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见表）

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4

（二）把NaOH、MgCl2、AlCl3三种固体组成的混合物溶于足量水后，产生1.16g白色沉淀，再向所得浊液中逐渐加入1.00mol/LHCl溶液，加入HCl溶液的体积与生成沉淀的关系如图所示。

（1）原混合物中NaOH的质量是____g。

（2）C点（此时沉淀恰好完全溶解）HCl溶液的体积为___mL。

（三）二氧化氯(ClO2，黄绿色易溶于水的气体)是高效、低毒的消毒剂。回答下列问题：

实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠)为原料，通过如图1过程制备ClO2：

用如图2装置可以测定混合气中ClO2的含量：

Ⅰ、在锥形瓶中加入足量的碘化钾，用50mL水溶解后，再加入3mL稀硫酸；

Ⅱ、在玻璃液封装置中加入水，使液面没过玻璃液封管的管口；

Ⅲ、将一定量的混合气体通入锥形瓶中吸收；

Ⅳ、将玻璃液封装置中的水倒入锥形瓶中；

Ⅴ、用0.1000molL1硫代硫酸钠标准溶液滴定锥形瓶中的溶液(I2+2S2O32-═2I+S4O62-)，指示剂显示终点时共用去20.00mL硫代硫酸钠溶液。在此过程中：

①测得混合气中ClO2的质量为___g。

②用ClO2处理过的饮用水会含有一定量的亚氯酸盐。若要除去超标的亚氯酸盐，下列物质最适宜的是___(填标号).

a.明矾 b.碘化钾 c.盐酸 d.硫酸亚铁

Answer 1

【答案】Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+ 3.2～3.8 5.20 130.0 0.02700 d

【解析】

硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不与酸反应的SiO2，加入FeS2将溶液中的Fe3+还原为Fe2+，再加氢氧化钠和空气，调节溶液的pH的范围是3.2～3.8主要是使三价铁沉淀，而二价镁，三价铝都不沉淀，最后洗涤、烘干、研磨使氢氧化铁分解生成氧化铁，从而得到铁红。

（1）氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，方程式为：Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4) 3+3H2O；离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3+ +3H2O。

(2)FeS2中S元素的化合价从-1价升高到+6价，2个S原子转移14个电子，Fe3+转移1个电子，则二者的计量数之比为1：14，根据S守恒可知SO42-前面的化学计量数为2，根据氧守恒可知H20前面化学计量数为8，根据H守恒可知H+前化学计量数为16，则反应的离子方程式为：FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+，检验Fe3+被完全还原的实验操作和现象为取少量试液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若不显红色，则说明Fe3 +已被完全还原，故答案为：FeS2+14Fe3 + +8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+。

(3)溶液pH＞3.2时Fe3+沉淀完全，溶液pH=3.8时Al3+开始沉淀，故溶液的pH的范围是3.2～3.8，根据几种离子沉淀的pH，如果pH过大，Al3+、Mg2+形成沉淀，使制得的铁红不纯；故答案为：3.2～3.8。

（二）A～B阶段消耗盐酸的物质的量＝（0.03L－0.01L）×1.0mol/L＝0.02mol，则根据方程式NaAlO2+HCl+H2O＝Al(OH)3↓+NaCl可知生成氢氧化铝的物质的量＝0.02mol。所以根据原子守恒可知原混合物中氯化铝的物质的量是0.02mol。B点沉淀达到最大值，此时的沉淀是氢氧化镁和氢氧化铝的混合物。而溶液则恰好是氯化钠溶液。根据氯离子守恒可知氯化钠的物质的量＝0.03L×1.00mol/L＋0.02mol×2＋0.02mol×3＝0.13mol。所以根据钠离子守恒可知，氢氧化钠的物质的量也是0.13mol，因此氢氧化钠的质量m＝n· M＝40g/mol×0.13mol＝5.2g。B～C阶段加入的盐酸开始溶解氢氧化铝和氢氧化镁，此时反应的方程式为Mg(OH)2+2HCl＝MgCl2+2H2O；Al(OH)3+3HCl＝AlCl3+3H2O。根据氢氧化镁和氢氧化铝均是0.02mol可知，该阶段消耗盐酸的物质的量是0.02mol×2＋0.02mol×3＝0.10mol，其体积是0.10mol÷1mol/L＝0.1L＝100mL，所以C点（此时沉淀恰好完全溶解）HCl溶液的体积为30mL＋100mL＝130.0mL，故答案为：130.0mL。

（三）①含有Na2S2O3物质的量为0.02L×0.1mol/L=0.002mol，则：

根据关系式：2ClO2～5I2～10Na2S2O3，

2 10

n（ClO2） 0.002mol

所以n（ClO2）=0.0004mol，所以m（ClO2）=0.0004 mol×67.5g/mol=0.02700g，故答案为：0.02700。

②若要除去超标的亚氯酸盐，ac均不能还原亚氯酸盐，b中KI具有还原性但氧化产物不适合饮用水使用，只有d中Fe2+将ClO2-还原成Cl-，Fe2+ 被氧化为铁离子，且铁离子水解生成胶体可净化饮用水，则最适宜的是d，故答案为：d。