Question

硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe₂O₃及少量SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下：

（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有

 

．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min，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	Mg（OH）2	Fe（OH）3	Fe（OH）2
开始沉淀的pH	3.10	8.54	2.01	7.11
完全沉淀的pH	4.77	11.04	3.68	9.61

在“除杂”步骤中，为除去Fe³⁺和Al³⁺，溶液的pH最大值应小于

 

，常温下，当pH=5时，溶液中c（Al³⁺）=

 

mol?L^-1（已知常温下K_sp[Al（OH）₃]═2.0×10^-33）．
（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：制备实验方案的设计,物质的分离、提纯的基本方法选择与应用

专题：实验题

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．

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等；
（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）由生成沉淀的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，则除去Fe³⁺和Al³⁺，溶液的pH最大值应小于7.11；当pH=5时，溶液中c（Al³⁺）=

2.0×10-33

(10-9)3

=2.0×10^-6mol/L，故答案为：7.11；2.0×10^-6；      
（4）A为碳酸亚铁，需要洗涤、干燥，然后加热得到氧化铁，故答案为：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、计算能力的综合考查，题目难度不大．