Question

8．以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO 等．
现以硫酸渣制备铁红（Fe₂O₃），过程如下：

（1）酸溶过程中Fe₂O₃与稀硫酸反应的离子方程式是Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（2）还原过程中加入FeS₂是将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺，而本身被氧化为SO₄^2-，写出有关的离子方程式：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺．检验Fe³⁺被完全还原的实验操作和现象是：取少量试液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若不显红色，则说明Fe³⁺已被完全还原．
（3）氧化过程中通入空气和加入NaOH是为了将溶液中的铁元素充分转化为沉淀而析出，写出有关的离子方程式：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（4）生产过程中，为了确保铁红的质量，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是3.2～3.8（部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表）

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4

（5）滤液B可以回收的物质有Al₂（SO₄）₃、MgSO₄、Na₂SO₄．

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，以此解答该题．

解答 解：（1）氧化铁是碱性氧化物，可以和硫酸反应生成硫酸铁和水，离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，
故答案为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（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⁺，检验铁离子，可取少量试液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若不显红色，则说明Fe³⁺已被完全还原，
故答案为：FeS₂+14Fe³⁺+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；取少量试液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，若不显红色，则说明Fe³⁺已被完全还原；
（3）通入空气、加入NaOH可以将溶液中的铁元素充分转化为氢氧化铁沉淀而析出，即4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓ 或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案为：4Fe²⁺+O₂+2H₂O+8OH^-=4Fe（OH）₃↓ 或Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（4）根据几种离子沉淀的pH，使Fe³⁺沉淀完全的PH为3.2，其他离子开始沉淀PH为3.8，因此所选PH因介于3.2和3.8之间，
故答案为：3.2～3.8；
（5）因二氧化硅不与硫酸反应，故“滤渣A”主要成份为SiO₂；未沉淀的离子为Na⁺、Mg²⁺、Al³⁺，故滤液B可以回收的物质有Na₂SO₄、Al₂（SO₄）₃、MgSO₄，
故答案为：Al₂（SO₄）₃、MgSO₄、Na₂SO₄．

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．