Question

（15分）Fe₂O₃俗稱(chēng)氧化鐵紅，常用作油漆著色劑。工業(yè)以煤矸石（主要成分：SiO₂ 49.5%；Fe₂O₃ 20.6%；Al₂O₃18.9%，以及MgO、FeO等其他雜質(zhì)）制備并研究氧化鐵紅的應(yīng)用。
（一）制備氧化鐵紅
1．預(yù)處理：將煤矸石粉碎，在350℃下焙燒2小時(shí)。
2．加酸溶解：將預(yù)處理后的煤矸石溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%過(guò)量的硫酸溶液中，過(guò)濾。在濾液中加入的H₂O₂。
3．調(diào)節(jié)pH：在上述濾液中加1mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH，再過(guò)濾，得到濾渣。
4．產(chǎn)品處理：將濾渣進(jìn)行水洗、烘干、煅燒、研磨、過(guò)篩得產(chǎn)品。
已知部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見(jiàn)下表

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
開(kāi)始沉淀	1.3	3.3	7.5	10.3
完全沉淀	2.8	5.2	9.7	12.2

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）預(yù)處理時(shí)，將煤矸石焙燒2小時(shí)的目的是                      。
（2）酸浸操作中，過(guò)量H₂SO₄的作用是                          。
在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行該操作時(shí)，用到玻璃儀器有      、     。
（3）用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH的最佳范圍是      。若從第二次過(guò)濾的濾液中獲取較純凈的硫酸鎂晶體，應(yīng)補(bǔ)充的操作是                          、洗滌后，干燥即得。
（4）產(chǎn)品處理時(shí)，對(duì)濾渣水洗的操作是                         。
（二）分析與討論：

（5）產(chǎn)品處理時(shí)，煅燒溫度對(duì)產(chǎn)品的純度有很大影響。已知溫度對(duì)產(chǎn)物純度的影響如圖1所示，則煅燒時(shí)溫度最好控制在     ℃。
（6）吸油量是反映氧化鐵紅表面性質(zhì)的重要指標(biāo)。吸油量大，說(shuō)明氧化鐵紅表面積較大，則用在油漆中會(huì)造成油漆假稠，影響質(zhì)量。不同濃度的兩種堿溶液對(duì)產(chǎn)物吸油量影響如圖2所示，則上述生產(chǎn)中在調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，選用NaOH溶液而不選用氨水的原因是                       。

Answer 1

（1）將煤矸石中的礦物轉(zhuǎn)化為氧化物，便于酸浸    （2分）
（2）提高浸取率，抑制Fe³⁺等水解                （2分）
燒杯、玻璃棒                              （各1分）
（3）2.8≤pH＜3.3；（2分）  繼續(xù)加堿調(diào)pH至12.2，將沉淀分離并洗凈后，溶于足量稀硫酸，再蒸發(fā)（濃縮）、冷卻（結(jié)晶）、過(guò)濾 （2分）
（4）加水恰好浸沒(méi)濾渣，待濾盡后重復(fù)2～3次      （2分）
（5）800                                        （1分）
（6）用NaOH溶液，獲得的氧化鐵表面積小，吸油量低（2分）

解析試題分析：（1）將煤矸石焙燒2小時(shí)，反應(yīng)充分，可將煤矸石中的礦物轉(zhuǎn)化為氧化物，便于酸浸。
（2）酸浸后生成Fe₂(SO₄)₃，所以過(guò)量H₂SO₄可以提高浸取率，抑制Fe³⁺等水解。
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時(shí)的pH為2.8，而Al³⁺開(kāi)始沉淀時(shí)的pH為3.3，要使Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀而不含雜質(zhì)，調(diào)節(jié)pH的最佳范圍是2.8≤pH＜3.3；繼續(xù)加堿調(diào)pH至12.2，Mg²⁺完全轉(zhuǎn)化為Mg(OH)₂沉淀，將沉淀分離并洗凈后，溶于足量稀硫酸，再蒸發(fā)（濃縮）、冷卻（結(jié)晶）、過(guò)濾，可獲取較純凈的硫酸鎂晶體。
（4）濾渣水洗的操作是：加水恰好浸沒(méi)濾渣，待濾盡后重復(fù)2～3次。
（5）根據(jù)圖1曲線(xiàn)，800℃時(shí)產(chǎn)品的純度達(dá)到較大值，再升溫，純度升高不大，所以煅燒時(shí)溫度最好控制在800℃
（6）根據(jù)圖2兩條曲線(xiàn)可知：用NaOH溶液，獲得的氧化鐵表面積小，吸油量低。
考點(diǎn)：本題考查物質(zhì)的制備、基本操作、圖像的分析。