Question

【题目】以黄铁矿为原料制备硫酸会产生大量的废渣，合理利用废渣可以减少环境污染，变废为宝。工业上，可利用废渣(含Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量 CaO和MgO)制备高档颜料铁红(Fe2O3) 和回收(NH4)2SO4，具体生产流程如下。

已知:铵黄铁矾的化学式为(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12。

（1）在废渣溶解操作时，应选用________溶解(填字母)。

A．氨水 B．氢氧化钠溶液 C．盐酸 D．硫酸

（2）为了提高废渣溶解时的浸取效率，可采用的措施有哪些？___________________（写出一点即可）。

（3）物质A 是一种氧化剂，工业上一般选用空气，其理由是___________。氧化过程中发生反应的离子方程式为_________________。

（4）根据下图有关数据，你认为工业上氧化操作时应控制的最佳温度和pH是：______。

（5） 铵黄铁矾中 可能混有的 杂质有 Fe(OH)3、____________。 铵黄铁矾与氨水反应的离子方程式为______________。

Answer 1

【答案】 D 将废渣粉碎、加热、搅拌等 原料易得，成本低， 不产生污染，不引入杂质 4Fe2＋+O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 80℃ ，pH=1.5 Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSO4 Fe3++3NH3H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+

【解析】废渣（含Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量CaO和MgO），将废渣溶解，溶解时加入的物质能溶解废渣但不能引进杂质；然后向溶液中加入A，A具有氧化性，能氧化亚铁离子但不能引进新的杂质且原料易得、成本低，应为空气中的氧气，然后向溶液中加入氨水，溶液中硫酸铁和氨水反应生成铵黄铁矾，同时溶液中镁离子、钙离子形成氢氧化钙、氢氧化镁、硫酸钙等会结晶析出，采用过滤方法分离得到铵黄铁矾和滤液；将滤液蒸发浓缩回收硫酸铵；

将铵黄铁矾溶于水得到溶液，然后向溶液中加入氨水，得到氢氧化亚铁沉淀，然后过滤得到滤渣，将滤渣加热得到铁红，（1）溶解废渣的溶剂能溶解废渣且不能引进新的杂质；（2）提高废渣的浸取率可以粉粹、搅拌、升温等措施；（3）A是氧化剂，具有氧化性，能氧化亚铁离子，但不能引进新的杂质且原料易得、成本低；亚铁离子在酸性溶液中被氧化为铁离子；

（4）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；（5）向溶液中加入氨水，溶液中硫酸铁和氨水反应生成铵黄铁矾，同时溶液中镁离子、钙离子形成氢氧化钙、氢氧化镁、硫酸钙等会结晶析出。

（1）溶解废渣的溶剂能溶解废渣且不能引进新的杂质，氨水和NaOH不溶解CaO和MgO，稀盐酸能溶解废渣但引进杂质，稀硫酸能溶解废渣且不引进新的杂质，答案选D；（2）为了提高废渣的浸取率，可采用的措施有：将废渣粉碎、加热、搅拌等；（3）A是氧化剂，具有氧化性，能氧化亚铁离子，但不能引进新的杂质且原料易得、成本低，氯气和二氧化锰都具有氧化性，但引进新的杂质且成本高，所以选取空气，氧化过程中发生反应的离子方程式为：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O；（4）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4h左右；（5）分析可知铵黄铁矾中可能混有的杂质有Fe(OH)3、Ca(OH)2、Mg(OH)2、CaSO4；铵黄铁矾与氨水反应是铁离子与氨水反应生成氢氧化铁和铵盐，反应的离子方程式为Fe3++3NH3H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+。