Question

11．利用硫酸渣（主要含Fe₂O₃、FeO，杂质为Al₂O₃和SiO₂等）生产铁基颜料铁黄（FeOOH）的制备流程如下：

（1）“酸溶”时，Fe₂O₃与硫酸反应的化学方程式为Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
（2）滤渣Ⅰ的主要成分是FeS₂、S和SiO₂（填化学式）；Fe³⁺被FeS₂还原的离子方程式为2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S．
（3）“氧化”中，生成FeOOH的离子方程式为4Fe²⁺+8NH₃•H₂O+O₂=4FeOOH↓+8NH₄⁺+2H₂O．
（4）滤液Ⅱ中溶质是Al₂（SO₄）₃和（NH₄）₂SO₄（填化学式）；“洗涤”时，检验铁黄表面已洗涤干净的操作是取最后一次洗涤液，滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无白色沉淀说明已洗干净．

Answer 1

分析 硫酸渣（主要含Fe₂O₃、FeO，杂质为Al₂O₃和SiO₂等）加硫酸溶解，金属氧化物转化为金属阳离子，二氧化硅不溶，再加FeS₂把铁离子还原为Fe²⁺，同时生成S沉淀，过滤，滤渣含有二氧化硅和S、FeS₂，滤液中含有Fe²⁺和Al³⁺，滤液中通入空气氧化，同时调节pH生成FeOOH沉淀，过滤、洗涤、烘干，得到纯净的FeOOH；
（1）氧化铁是碱性氧化物，可以和酸反应生成盐和水；
（2）根据流程分析判断；由反应物和生成物以及电子守恒来配平化学方程式；
（3）在碱性环境下，亚铁离子可以被氧气氧化为生成FeOOH；
（4）加氨水调节pH时，生成了硫酸铵；铁黄表面附着的离子为硫酸根离子，若洗液中没有硫酸根离子，说明已经洗净，根据检验硫酸根离子的方法分析．

解答 解：硫酸渣（主要含Fe₂O₃、FeO，杂质为Al₂O₃和SiO₂等）加硫酸溶解，金属氧化物转化为金属阳离子，二氧化硅不溶，再加FeS₂把铁离子还原为Fe²⁺，同时生成S沉淀，过滤，滤渣含有二氧化硅和S、FeS₂，滤液中含有Fe²⁺和Al³⁺，滤液中通入空气氧化，同时调节pH生成FeOOH沉淀，过滤、洗涤、烘干，得到纯净的FeOOH；
（1）氧化铁是碱性氧化物，可以和硫酸反应生成硫酸铁和水，即Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，
故答案为：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
（2）由流程分析可知滤渣Ⅰ的主要成分是FeS₂、S和SiO₂；-2价的硫离子具有还原性，FeS₂可以将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，而本身被氧化为S沉淀，有关的离子方程式为2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S，
故答案为：SiO₂；2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S；
（3）在碱性环境下，亚铁离子可以被氧气氧化为生成FeOOH，则“氧化”中，亚铁离子、氧气及氨水反应生成FeOOH、铵根离子和水，其离子方程式为4Fe²⁺+8NH₃•H₂O+O₂=4FeOOH↓+8NH₄⁺+2H₂O，
故答案为：4Fe²⁺+8NH₃•H₂O+O₂=4FeOOH↓+8NH₄⁺+2H₂O；
（4）滤液I中加氨水调节pH，会生成硫酸铵，所以滤液Ⅱ中溶质是Al₂（SO₄）₃和 （NH₄）₂SO₄；
铁黄表面附着的离子为硫酸根离子，若洗液中没有硫酸根离子，说明已经洗净，则其操作为取最后一次洗涤液，滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无白色沉淀说明已洗干净．
故答案为：（NH₄）₂SO₄；取最后一次洗涤液，滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无白色沉淀说明已洗干净．

点评 本题以铁黄（FeOOH）的制备流程为知识背景，考查硅、铁的化合物的性质、离子方程式的书写、物质的分离提纯等，难度中等，清楚工艺流程原理是解题的关键，是对知识迁移的综合运用．