Question

7．實驗室以蛇紋石酸浸出液（主要含F(xiàn)e³⁺，還有一定量的Al³⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等）為原料制備高純氧化鐵，流程如圖1：

已知流程中相關(guān)金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如表：

氫氧化物	Fe3+	Fe2+	Al3+
開始沉淀的pH	1.1	5.8	3.0
沉淀完全的pH	3.2	8.8	5.0

（1）“還原”時，應選擇C（填字母）．
A．Zn粉              B．NaClO溶液              C．Fe粉
（2）“濾渣”的主要成分除含有少量MnF₂外，還含有CaF₂、MgF₂（填化學式）．
（3）“沉錳”時，已知：K_sp（MnS）=4.65×10^-14．為確保沉錳完全[即溶液中c（Mn²⁺）＜1.0×10^-6 mol•L^-1]，應保持溶液中c（S^2-）＞4.65×10^-8mol•L^-1mol•L^-1．
（4）“除鋁”時，控制溶液pH的范圍為5.0～5.8．
（5）“氧化”時，常用酸性K₂Cr₂O₇溶液檢測是否殘留未被氧化的金屬離子，該反應的離子方程式為Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
（6）“沉鐵”時，反應溫度為85℃條件下，反應時間和反應終點pH對鐵的沉淀率的影響分別如圖2所示，則最佳的工藝條件是反應時間30min、終點pH=3.5．

Answer 1

分析 蛇紋石酸浸出液（主要含F(xiàn)e³⁺，還有一定量的Al³⁺、Mn²⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等）加入鐵粉還原鐵離子為亞鐵離子，加入NaF過濾Ca²⁺、Mg²⁺，濾渣為CaF₂、MgF₂和少量MnF₂，濾液為Na⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Mn²⁺，加入硫化鈉沉淀錳，過濾，濾液為Na⁺、Fe²⁺、Al³⁺，加入氨水調(diào)節(jié)pH為5.0～5.8沉淀鋁離子，過濾，向濾液中加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，再加入氨水沉淀鐵離子為氫氧化鐵，過濾、洗滌、干燥、煅燒得到氧化鐵，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）試劑X還原鐵離子，不引入雜質(zhì)，選擇鐵粉為佳；
故答案為：C；              
（2）加入NaF過濾Ca²⁺、Mg²⁺，濾渣為CaF₂、MgF₂和少量MnF₂；
故答案為：CaF₂、MgF₂；    
（3）已知：K_sp（MnS）=4.65×10^-14，為確保沉錳完全[即溶液中c（Mn²⁺）＜1.0×10^-6 mol•L^-1]，則c（S^2-）＞$\frac{Ksp（MnS）}{c（Mn{\;}^{2+}）}$=$\frac{4.65×1{0}^{-14}}{1.0×1{0}^{-6}}$=4.65×10^-8mol•L^-1；
故答案為：4.65×10^-8mol•L^-1；
（4）根據(jù)表中可知，鋁離子沉淀完全，但亞鐵離子不能沉淀，故pH的范圍應為：5.0～5.8；
故答案為：5.0～5.8；
（5）用酸性K₂Cr₂O₇溶液檢測是否殘留未被氧化的亞鐵離子，亞鐵離子被氧化為鐵離子，離子反應為：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
故答案為：Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（6）根據(jù)圖2可知，反應時間30min、終點pH=3.5時，鐵的沉淀率較高，時間增長，pH增大，鐵的沉淀率變化不大；
故答案為：反應時間30min、終點pH=3.5．

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗及混合物的分離和提純，為高頻考點，把握流程圖中每一步發(fā)生的反應及操作方法是解本題關(guān)鍵，注意結(jié)合題給信息解答，側(cè)重分析與實驗能力的考查，題目難度中等．