Question

【题目】利用硫酸渣（主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3等杂质）制备氧化铁的工艺流程如下：

下表列出了相关该实验条件下金属离子生成氢氧化物沉淀的pH。

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

（1）“酸浸”时硫酸要适当过量，其目的除了提高铁的浸出率外，还可以_______。“酸浸”步骤后需要测定溶液中Fe3+的含量，其原因是____________。

（2）“还原”是将Fe3+转化为Fe2+，同时FeS2被氧化为SO42-，该反应的离子方程为________。

（3）滤渣的主要成分是FeS2和_______(填化学式)。

（4）过滤后的滤液中含有Fe3+，产生Fe3+的原因是________(用离子方程式表示）。

（5）请设计用“过滤”后的溶液制备Fe2O3的实验方案：___________（实验中必须使用的试剂有：5% 的H2O2溶液，0.5mol/LNaOH溶液）。

Answer 1

【答案】 抑制Fe3+的水解 为了确定加入FeS2的量 14Fe3++FeS2+8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+ SiO2 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 向溶液中加入过量的5%的H2O2溶液，搅拌使其充分反应，滴加0.5mol/LNaOH溶液，调节溶液pH为3.2～3.8，过滤，洗涤，灼烧（烘干）

【解析】硫酸渣（主要含Fe2O3、SiO2、Al2O3等杂质）中加入稀硫酸酸浸，Fe2O3、Al2O3和稀硫酸反应生成Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3，然后向溶液中加入FeS2，FeS2将Fe3+转化为Fe2+，同时FeS2被氧化为SO42－，然后过滤得到滤渣，将滤液发生一系列变化得到氧化铁粉末；则

（1）铁离子、铝离子为弱离子，易发生水解反应，且一种物质过量能提高另一种物质的转化，所以稀硫酸适当过量的原因是提高铁的浸出率，抑制Fe3+的水解；为了确定加入FeS2的量，“酸浸”步骤后需要测定溶液中Fe3+的含量；（2）由信息Fe3+转化为Fe2+，同时FeS2被氧化为SO42－，根据电子得失守恒和原子守恒可知配平后的方程式为14Fe3++FeS2+8H2O＝15Fe2++2SO42－+16H+：（3）二氧化硅不参与反应，所以滤渣的主要成分是FeS2和SiO2；

（4）亚铁离子易被氧化转化为铁离子，反应的方程式为4Fe2++O2+4H+＝4Fe3++2H2O；（5）过滤后的溶液中含有亚铁离子，需要氧化为铁离子，加入碱液得到氢氧化铁，为了防止产生氢氧化铝沉淀，需要控制溶液pH，最后灼烧氢氧化铁即可得到氧化铁，即向溶液中加入过量的5%的H2O2溶液，搅拌使其充分反应，滴加0.5mol/LNaOH溶液，调节溶液pH为3.2～3.8，过滤，洗涤，灼烧（烘干）。