Question

工业上利用硫酸渣（含Fe²⁺、Fe³⁺的硫酸盐及少量MgO）制备高档颜料铁红（Fe₂O₃ ）和回收（NH₄）₂SO₄，具体生产流程如图1：
（1）在废渣溶解操作时，应选用

 

溶解（填字母）．
A、氨水    B、氢氧化钠      
C、盐酸    D、硫酸
（2）物质A是一种氧化剂，工业上最好选用

 

（供选择使用的有：空气、Cl₂、MnO₂），其理由是

 

．
（3）根据图2有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的条件是：

 

（填字母）．
A．溶液温度控制在50℃，pH控制在1.5，氧化时间为4小时左右
B．溶液温度控制在50℃，pH控制在1.5，氧化时间为6小时左右
C．溶液温度控制在50℃，pH控制在2.5，氧化时间为8小时左右
D．溶液温度控制在80℃，pH控制在1.5，氧化时间为4小时左右
（4）简述检验“滤液”中含有NH₄⁺的实验方法：

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：制备高档颜料铁红（Fe₂O₃ ）和回收（NH₄）₂SO₄：用硫酸溶解废渣，然后用空气中氧气氧化亚铁离子，加入氨水后结晶得到铵黄铁钒晶体，加水溶解后再加入氨水，反应生成氢氧化铁沉淀，加热氢氧化铁获得铁红，
（1）依据废渣成分结合提纯物质组成分析判断；
（2）氧化剂主要是用来氧化亚铁离子，空气来源丰富经济效益高不产生污染等回答；
（3）依据图象分析，亚铁离子的氧化率最高是溶液温度为80℃，pH为1.5；
（4）氨气能够使湿润的红色石蕊试纸变蓝，据此判断铵根离子的检验方法．

解答： 解：根据制备流程可知：用硫酸溶解废渣，然后用空气中氧气氧化亚铁离子，加入氨水后结晶得到铵黄铁钒晶体，加水溶解后再加入氨水，反应生成氢氧化铁沉淀，加热氢氧化铁获得铁红，
（1）在废渣溶解操作时，目的是溶解氧化物，制备高档颜料铁红（Fe₂O₃ ）和回收（NH₄）₂SO₄，不能引入杂质离子，
A．氨水不能溶解氧化物，能沉淀铁离子和亚铁离子，故A不选；
B．氢氧化钠溶液沉淀铁离子和亚铁离子不能溶解氧化钙、氧化镁，故B不选；
C．盐酸溶解氧化钙和氧化镁，但引入氯离子不能除去，故C不选；
D．硫酸能溶解氧化钙和氧化镁，且不引入杂质离子，故D选；
故答案为：D；
（2）氧化剂主要是氧化亚铁离子便于提取，氯气有毒且污染空气，引入了氯离子；二氧化锰是难溶于水的固体，空气来源丰富，成本低，不引入杂质，不产生污染，
故答案为：空气；原料来源容易，成本低，不产生污染，不引入杂质；
（3）分析图象可知在80℃时 溶液PH=1.5，此时亚铁离子的氧化率在90%以上，时间在4小时左右，所以D正确，
故答案为：D；
（4）检验铵根离子的方法为：取少量滤液于试管中，向试管中加入足量的浓氢氧化钠溶液，加热．用湿润的红色石蕊试纸放在试管口处，红色石蕊试纸变蓝色，说明滤液中含有NH₄⁺，
故答案为：取少量滤液于试管中，向试管中加入足量的浓氢氧化钠溶液，加热．用湿润的红色石蕊试纸放在试管口处，红色石蕊试纸变蓝色，说明滤液中含有NH₄⁺．

点评：本题考查了物质制备、提纯、分离方法的综合应用，题目难度中等，本题要注意从实验目的和分离除杂原则考虑，如滤渣溶解时加硫酸而不加盐酸，因目的是回收（NH₄）₂SO₄，结合题设去看流程，不必对流程每一步都弄清楚，如：如何生成黄铁钒、如何生成硫酸铵等，试题有利于培养学生的分析、理解能力及化学实验能力．