【題目】某同學(xué)采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考慮其他雜質(zhì))制取七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)晶體,設(shè)計(jì)了如下流程:

已知:(1)常溫下,金屬離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH 見下表。

開始形成氫氧化物沉淀的pH

完全形成氫氧化物沉淀的pH

Fe2+

7.0

9.0

Fe3+

1.9

3.2

Al3+

3.3

5.0

(2)七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)的溶解度

溫度/℃

10

20

30

40

50

FeSO4·7H2O溶解度(g)

15.5

26.5

32.9

40.2

48.9

(1)溶解燒渣選用足量硫酸,寫出Fe2O3與硫酸反應(yīng)的離子方程式_______________;檢驗(yàn)溶液1中含有Fe3+的實(shí)驗(yàn)方法是___________________;

(2)固體1是制作單晶硅的主要原料,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________;

(3)試劑X是__________________;固體2是___________________;

(4)加入NaOH溶液控制pH應(yīng)不超過_________________;

(5)從溶液2中獲得晶體的的方法為______________, _____________過濾、洗滌、干燥。

【答案】Fe2O3+ 6H+=2Fe3+ +3H2O取原溶液適量于潔凈的小試管中,滴加KSCN溶液,若溶液顯紅色,則原溶液中含有Fe3+SiO2+C Si+COFeAl(OH)37.0高溫溶解冷卻結(jié)晶

【解析】

燒渣的主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3,燒渣中加入足量酸,其中Fe2O3、Al2O3轉(zhuǎn)化為Fe3+、Al3+進(jìn)入溶液1,SiO2與酸不反應(yīng),固體1的成分為SiO2根據(jù)流程,從溶液2中能獲得FeSO4·7H2O,溶液2中溶質(zhì)含FeSO4,則試劑X具有還原性,能將Fe3+還原為Fe2+,且不引進(jìn)新雜質(zhì),則試劑XFe;根據(jù)各金屬離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH,加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀,控制的pH范圍在5.0~7.0之間;FeSO4·7H2O受熱易分解,FeSO4·7H2O的溶解度隨著溫度的升高明顯增大所以從溶液2中獲得FeSO4·7H2O的操作為:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過濾、洗滌、干燥;據(jù)此作答。

燒渣的主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3,燒渣中加入足量酸,其中Fe2O3、Al2O3轉(zhuǎn)化為Fe3+、Al3+進(jìn)入溶液1,SiO2與酸不反應(yīng),固體1的成分為SiO2根據(jù)流程,從溶液2中能獲得FeSO4·7H2O,溶液2中溶質(zhì)含FeSO4則試劑X具有還原性,能將Fe3+還原為Fe2+,且不引進(jìn)新雜質(zhì),則試劑XFe;根據(jù)各金屬離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH,加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀控制的pH范圍在5.0~7.0之間。

(1)Fe2O3與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO43+3H2O,離子方程式為Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O。檢驗(yàn)Fe3+KSCN溶液,檢驗(yàn)溶液1中含Fe3+的實(shí)驗(yàn)方法是:取溶液1適量于潔凈的小試管中,滴加KSCN溶液,若溶液顯紅色,則溶液1中含有Fe3+

(2)固體1的成分為SiO2,SiO2制作Si的化學(xué)方程式為SiO2+2CSi+2CO↑。

(3)試劑X的作用是將Fe3+還原為Fe2+,且不引進(jìn)新雜質(zhì),試劑XFe,加入Fe發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+根據(jù)各金屬離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH,加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀,固體2Al(OH)3。

(4)根據(jù)各金屬離子開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH,加入NaOH溶液控制pH使Al3+全部轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀而除去、Fe2+不形成沉淀,控制pH應(yīng)不超過7.0。

(5)由于FeSO4·7H2O受熱易分解,FeSO4·7H2O的溶解度隨著溫度的升高明顯增大,所以從溶液2中獲得FeSO4·7H2O的操作為:蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過濾、洗滌、干燥。

練習(xí)冊(cè)系列答案
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