Question

用磁铁矿（主要成分Fe₃O₄、含Al₂O₃和SiO₂等杂质），制取高纯铁红的工艺流程如图1．（已知K_sp[Fe（OH）₂]=8×10^-16；K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33）

（1）酸浸时，硫酸与四氧化三铁生成两种硫酸盐的化学方程式是

 

；铁粉的作用是

 

．
（2）滴加氨水产生氢氧化铝的离子方程式为

 

．
（3）图中“滤液”中主要阳离子是

 

．
（4）采用图2装置（加热仪器已略去）在约600～650℃煅烧30min，通入的气体A是

 

．图中使用石英玻璃反应管，而不使用普遍玻璃反应管的原因是

 

．

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,元素及其化合物

分析：（1）酸浸过程中四氧化三铁和酸反应生成亚铁离子、铁离子和水；加入过量铁粉将Fe³⁺还原为Fe²⁺；
（2）滴加氨水，铝离子和氨水反应生成氢氧化铝沉淀；
（3）根据流程图分析，图中滤液主要成分为NH₄⁺；
（4）在氧气（空气）中碳酸亚铁和氧气反应生成氧化铁和二氧化碳；因普通玻璃高温下容易软化，所以图中使用耐高温的石英玻璃．

解答： 解：用磁铁矿（主要成分Fe₃O₄、含Al₂O₃和SiO₂等杂质），制取高纯铁红的工艺流程：酸浸过程中四氧化三铁和酸反应Fe₃O₄+4H₂SO₄

△   .

Fe₂（SO₄）₃+FeSO₄+4H₂O生成亚铁离子、铁离子和水，氧化铝和酸反应：Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，二氧化硅不反应，加入过量铁粉将Fe³⁺还原为Fe²⁺：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，因K_sp[Fe（OH）₂]=8×10^-16；K_sp[Al（OH）₃]=1.3×10^-33，所以加入20%的NH₃?H₂O，调PH=5.7，Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，过滤得到滤渣为：Fe、SiO₂、Al（OH）₃，滤液中含有Fe²⁺、NH₄⁺，加入碳酸氢铵得到FeCO₃，碳酸亚铁和氧气反应4FeCO₃+O₂

高温  .

2Fe₂O₃+4CO₂．
（1）酸浸过程中四氧化三铁和酸反应生成亚铁离子、铁离子和水，“酸浸”过程中Fe₃O₄发生反应的方程式为：Fe₃O₄+4H₂SO₄

△   .

Fe₂（SO₄）₃+FeSO₄+4H₂O；加入过量铁粉将Fe³⁺还原为Fe²⁺：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，以便下一步进行铁、铝分离，
故答案为：Fe₃O₄+4H₂SO₄

△   .

Fe₂（SO₄）₃+FeSO₄+4H₂O；将Fe³⁺还原为Fe²⁺（或作还原剂）；
（2）滴加氨水，铝离子和氨水反应：Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺；　
（3）加入20%的NH₃?H₂O，调PH=5.7，Al³⁺+3NH₃?H₂O═Al（OH）₃↓+3NH₄⁺，过滤得到滤渣为：Fe、SiO₂、Al（OH）₃，滤液中含有Fe²⁺、NH₄⁺，加入碳酸氢铵得到FeCO₃，此时图中滤液主要成分为NH₄⁺，
故答案为：NH₄⁺；
（4）在氧气（空气）中碳酸亚铁和氧气反应反应：4FeCO₃+O₂

高温  .

2Fe₂O₃+4CO₂，生成氧化铁和二氧化碳，采用图2装置（加热仪器已略去）在约600～650℃煅烧30min，通入的气体A是氧气（空气）；因石英玻璃成分为二氧化硅为原子晶体耐高温，普通玻璃高温下容易软化，所以图中使用耐高温的石英玻璃，
故答案为：氧气（空气）；普通玻璃高温下容易软化．

点评：本题考查了工业生产流程的分析判断，铁、铝及其化合物性质的分析应用，掌握流程分析方法和题干信息的理解应用是解题关键，题目难度中等．