Question

【题目】由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe2O3、Al2O3、FeO、SiO2)制备绿矾(FeSO47H2O)的流程如下：

已知：①FeS2难溶于水，能还原Fe3＋，硫元素被氧化成SO42-。

②金属离子生成氢氧化物沉淀的pH范围见下表：

金属离子	开始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.5	3.2
Al3+	3.0	5.0
Fe2+	6.3	8.3

(1)滤渣Ⅰ的主要成分可与某种酸反应，其气态产物的电子式为____________；滤渣Ⅱ经灼烧后可用于_______(写出一种用途即可)。

(2)“还原”的目的是__________，写出“还原”步骤中涉及反应的离子方程式_________。

(3)“除铝”反应过程中控制的pH范围是_______________________。

(4)操作Ⅲ包含3个基本的实验操作，依次是_______________，“洗涤”时的试剂最好选用下列中的____________(填代号)

A.热水 B.氯水 C.乙醇 D.饱和食盐水

(5)设计实验检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+：___________________________。

Answer 1

【答案】 冶炼制取铝(或作耐火材料等) 将Fe3＋还原为Fe2＋后，便于分离铁元素和铝元素 FeS2＋14Fe3+＋8H2O＝15Fe2＋＋2SO42-+16H+ 大于或等于5.0，且小于6.3(或5.0≤pH＜6.3) 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 C 取少量样品加水溶解配成溶液，滴加KSCN溶液，若溶液不变红色，说明无Fe3＋；若溶液呈红色，说明其中含有Fe3＋

【解析】

硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)中加入稀硫酸，得到：Fe2+、Fe3+、Al3+的酸性溶液，二氧化硅不反应，过滤，滤渣Ⅰ为二氧化硅，在滤液中加入FeS2，将Fe3+还原为Fe2+，反应为：FeS2＋14Fe3+＋8H2O＝15Fe2＋＋2SO42-+16H+，调节溶液pH，生成氢氧化铝沉淀，滤渣Ⅱ为氢氧化铝，滤液为硫酸亚铁溶液，用稀硫酸酸化硫酸亚铁溶液后，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO47H2O，以此解答该题。

(1)分析知滤渣Ⅰ为SiO2，是酸性氧化物，但能溶于HF生成SiF4，气态产物SiF4是共价化合物，其电子式为；滤渣Ⅱ为Al(OH)3，受热分解的产物为Al2O3，因其高熔点，作耐火材料，也可通过电解冶炼得到Al；

(2) 利用FeS2可将Fe3+还原为Fe2+，同时生成SO42-，结合守恒法可知发生反应的离子方程式为FeS2＋14Fe3+＋8H2O＝15Fe2＋＋2SO42-+16H+；

(3)“除铝”的目的是使溶液中Al3+完全沉淀，而溶液中的Fe2+不沉淀，则结合金属离子生成氢氧化物沉淀的pH范围表中数据，可知控制的pH范围是5.0≤pH＜6.3；

(4)从硫酸亚铁溶液中获取绿矾晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤3个基本操作，其中“洗涤”时为减小绿矾晶体的溶解不使用热水，而选择乙醇，另外氯水能氧化Fe2+，也不宜用来洗涤绿矾，而饱和食盐水洗涤时绿矾表面会附杂质离子，而不纯，故只能选择乙醇洗涤，答案为C；

(5)利用含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液会变红色，则检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+的操作方法是将绿矾样品溶于水，取少量于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变成红色，说明含Fe3+，若溶液不变色，则不含Fe3+。