Question

13．以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，用硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃）的过程如图：

回答下列问题：
（1）酸溶时，粉碎硫酸渣的目的是增大接触面积，加快溶解速率．
（2）还原过程中加入FeS₂粉增大溶液中Fe²⁺的含量，同时有H₂SO₄生成，写出该反应的离子方程式：FeS₂+14 Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．
（3）滤渣A的主要成分为SiO₂．
（4）为得到纯净的Fe（OH）₃固体，需要对沉淀进行洗涤，判断沉淀Fe（OH）₃是否洗净的方法是取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加少量BaCl₂溶液，若无明显现象，则沉淀已洗净．
（5）当离子浓度≤1×10^-5mol/L时可认为其沉淀完全．若要使Mg²⁺完全沉淀则要保持c（OH^-）≥7.5×10^-4mol/L．{已知K_sp[Mg（OH）₂]=5.6×10^-12，56${\;}^{\frac{1}{2}}$≈7.5}．

Answer 1

分析 硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，硫酸渣中加入稀硫酸，硫酸渣中Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO都能溶于稀硫酸生成可溶性的硫酸盐，SiO₂不和稀硫酸反应，加入FeS₂，Fe³⁺和FeS₂发生氧化还原反应生成Fe²⁺，然后过滤，滤渣A中主要成分是SiO₂；滤液中含有Fe²⁺、Mg²⁺、Al³⁺，向滤液中加入NaOH、通入空气，且控制溶液pH，将Fe²⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，然后过滤，滤液B中含有Mg²⁺、Al³⁺，滤渣中含有Fe（OH）₃，然后洗涤、烘干，烘干时Fe（OH）₃分解生成Fe₂O₃，研磨得到Fe₂O₃即铁红，
（1）酸溶时，粉碎硫酸渣能增大反应物的接触面积；
（2）还原过程中加入FeS₂粉增大溶液中Fe²⁺的含量，同时有H₂SO₄生成，根据反应物和生成物书写离子方程式；
（3）二氧化硅不易溶于稀硫酸；
（4）氢氧化铁吸附的阴离子有硫酸根离子，用盐酸酸化的氯化钡溶液检验硫酸根离子；
（5）若要使Mg²⁺完全沉淀则要保持c（OH^-）≥$\sqrt{\frac{{K}_{sp}[Mg（OH）_{2}]}{c（M{g}^{2+}）}}$．

解答 解：硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等，硫酸渣中加入稀硫酸，硫酸渣中Fe₂O₃、Al₂O₃、MgO都能溶于稀硫酸生成可溶性的硫酸盐，SiO₂不和稀硫酸反应，加入FeS₂，Fe³⁺和FeS₂发生氧化还原反应生成Fe²⁺，然后过滤，滤渣A中主要成分是SiO₂；滤液中含有Fe²⁺、Mg²⁺、Al³⁺，向滤液中加入NaOH、通入空气，且控制溶液pH，将Fe²⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，然后过滤，滤液B中含有Mg²⁺、Al³⁺，滤渣中含有Fe（OH）₃，然后洗涤、烘干，烘干时Fe（OH）₃分解生成Fe₂O₃，研磨得到Fe₂O₃即铁红，
（1）酸溶时，粉碎硫酸渣能增大反应物的接触面积，能加快反应速率，故答案为：增大接触面积，加快溶解速率；
（2）还原过程中加入FeS₂粉增大溶液中Fe²⁺的含量，同时有H₂SO₄生成，根据反应物和生成物书写离子方程式为FeS₂+14 Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺，故答案为：FeS₂+14 Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；
（3）二氧化硅不易溶于稀硫酸，滤渣A的主要成分是SiO₂，故答案为：SiO₂；
（4）氢氧化铁吸附的阴离子有硫酸根离子，用盐酸酸化的氯化钡溶液检验硫酸根离子，其检验方法为取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加少量BaCl₂溶液，若无明显现象，则沉淀已洗净，
故答案为：取少量最后一次洗涤液于洁净的试管中，滴加少量BaCl₂溶液，若无明显现象，则沉淀已洗净；
（5）若要使Mg²⁺完全沉淀则要保持c（OH^-）≥$\sqrt{\frac{{K}_{sp}[Mg（OH）_{2}]}{c（M{g}^{2+}）}}$=$\sqrt{\frac{5.6×1{0}^{-12}}{1{0}^{-5}}}$mol/L=7.5×10^-4mol/L，
故答案为：7.5×10^-4mol/L．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，侧重考查学生知识综合应用能力，涉及化学反应速率影响因素、离子方程式的书写、离子检验、难溶物的溶解平衡等知识点，明确化学原理、离子方程式书写规则、离子检验方法是解本题关键，要明确流程图中各个步骤可能发生的反应、基本操作方法及所用仪器等，题目难度不大．