Question

重晶石矿（主要成分为硫酸钡）因为含有Fe₂O₃、MnO及炭质等杂质而常呈深褐色。工业上将重晶石矿粉碎后与硫酸、铝粉在反应槽中混合加热（即“漂白”），再经水洗等一系列工序制得白色的重晶石填料，广泛用作纸张、油漆等的填充剂。

重晶石填料的生产工艺流程为：

（1）在该流程中，为加快“漂白”速度，采取的措施有                            。

（2）硫酸起到了“漂白”的作用。请写出硫酸直接起到该作用时的化学方程式：

                                                                             。

（3）铝粉也起到了“漂白”的作用。你认为，铝粉是如何起到该作用的？

                                                                             。

（4）有同学认为，既然两次水洗，那么铝粉的作用就不大。你的解释是：

                                                                             。

（5）煅烧的主要目的是                                                     。

（6）将煅烧后的固体磨细，使用的是加有刚玉（氧化铝）球的振动磨。这说明刚玉具有很高的                                                    。

Answer 1

（1）重晶石和铝都使用粉末（1分）（“重晶石”和“铝”两项都有得1分，否则0分）；

加热（1分）

（2）Fe₂O₃+3H₂SO₄== Fe₂（SO₄）₃+3H₂O（1分）；MnO+H₂SO₄==MnSO₄+H₂O（1分）

（3）把Fe³⁺还原为Fe²⁺，达到漂白的作用。（2分）

（或与酸溶液反应生成氢气，而氢气使得Fe³⁺还原为Fe²⁺，从而达到漂白的作用。）

（4）水洗不可能将Fe³⁺全部除去，而用Al粉可以将深色的Fe³⁺转化为浅色的Fe²⁺，即使没有完全洗去，对产品的颜色影响也不大，较好地起到漂白的作用。（2分）

（5）除去炭质（1分）

（6）硬度（1分）

解析:

（1）这里所谓的漂白过程实际上是硫酸与铝、重晶石矿反应，而后二者为固体，为增大反应的接触面积我们常将他们粉碎。

（2）硫酸钡本来就是白色的，这里“漂白”实质就是硫酸与氧化铁和氧化锰反应生成易溶于水的物质而洗去，故反应方程式为：Fe₂O₃+3H₂SO₄== Fe₂（SO₄）₃+3H₂O和MnO+H₂SO₄==MnSO₄+H₂O。

（3）从混合物的组成可看出，在常温下铝只能与铁离子反应生成亚铁离子，故它起的作用是把深色Fe³⁺还原为浅色的Fe²⁺，达到漂白的作用。

（4）如果二次水洗可将铁离子洗尽，那么铝粉的作用就不大，或者说是没作用了，现在一定要用铝粉“漂白”，说明铁离子在水洗时是无法全部洗尽的，用铝粉的作用只能是将深色的铁离子还原成浅色的亚铁离子，这样即使没有完全洗去，对产品的颜色影响也不大，较好地起到漂白的作用。

（5）前面只是除去了或是漂白了氧化铁和氧化锰，还有炭存在，所以可利用炭易燃烧将其煅烧生成二氧化碳而除掉。

（6）研磨的原理是用硬度大物质磨细硬度小的物质，这里使用加有刚玉球的振动磨，说明刚玉有很高的硬度。