Question

硫酸渣是用黄铁矿制造硫酸过程中排出的废渣，主要化学成分为SiO₂（约45%）、Fe₂O₃（约40%）、Al₂O₃（约10%）和MgO（约5%）．某同学设计了如下方案，分离样品中各种金属元素．请回答下列问题．
（1）写出溶液B的溶质是______．
（2）参照以下框图形式进一步完成“溶液C”到“Al₂O₃”的流程（注明试剂、条件和操作）．

（3）为了分析某硫酸渣中铁元素的含量，先将硫酸渣预处理，把铁元素还原成Fe²⁺，再用KMnO₄标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定．
①判断到达滴定终点的现象是______．
②某同学称取 2.000g硫酸渣，预处理后在容量瓶中配制成100mL溶液，移取25.00mL试样溶液，用0.0050mol?L^-1KMnO₄标准溶液滴定，达到滴定终点时，消耗标准溶液20.00mL，则残留物中铁元素的质量分数是______．

Answer 1

解：（1）废渣主要化学成分为SiO₂（约45%）、Fe₂O₃（约40%）、Al₂O₃（约10%）和MgO（约5%）；加入过量盐酸，Fe₂O₃碱性氧化物，Al₂O₃两性氧化物、MgO碱性氧化物都和过量的盐酸反应生成的溶液中含有溶质为：MgCl₂、AlCl₃、FeCl₃和过量HCl；故答案为：MgCl₂、AlCl₃、FeCl₃、HCl；
（2）依据废渣溶于过量盐酸得到溶液B中含有溶质为：MgCl₂、AlCl₃、FeCl₃和过量HCl；B溶液中加入氢氧化钠溶液，调节溶液PH=3.7后，生成氢氧化铁沉淀；和滤液MgCl₂、AlCl₃和过量HCl；在加入过量氢氧化钠溶液，过滤得到滤液中为NaCl，NaAlO₂；通入二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，灼烧得到Al₂O₃；依据流程图画出；，
故答案为：；
（3）①因KMnO₄标准溶液本身就是一种指示剂，滴入最后一滴溶液变为紫色；
故答案为：与滴下最后一滴KMnO₄标准溶液时，溶液颜色变为紫红色，且在半分钟内不褪色；
②利用关系式法计算：
5Fe^{2+_～～～～}MnO₄^-
2×10^-5mol 1.000×10^-2mol?L^-1×0.01L×4
铁元素的质量为：2×10^-3mol×56g/mol=1.12×10^-1g；
铁元素的质量分数为 ×100%=5.6%，
故答案为：5.6%；
分析：（1）溶液B是废渣主要化学成分为SiO₂（约45%）、Fe₂O₃（约40%）、Al₂O₃（约10%）和MgO（约5%），溶于过量盐酸反应后过滤得到的溶液中溶质；
（2）依据废渣溶于过量盐酸得到溶液B中含有溶质为：MgCl₂、AlCl₃、FeCl₃和过量HCl；B溶液中加入氢氧化钠溶液，调节溶液PH=3.7后，生成氢氧化铁沉淀；和滤液MgCl₂、AlCl₃和过量HCl；在加入过量氢氧化钠溶液，过滤得到滤液中为NaCl，NaAlO₂；通入二氧化碳气体生成氢氧化铝沉淀，过滤得到氢氧化铝沉淀，灼烧得到Al₂O₃；依据流程图画出；
（3）①根据KMnO₄标准溶液本身就是一种指示剂；
②利用关系式法计算和质量百分数的概念来分析．
点评：本题考查了设计流程分离物质，试剂选择和反应现象，反应特征的应用，滴定实验的终点判断，滴定过程的计算应用，题目难度中等．