Question

硫鐵礦燒渣的主要成分為Fe₂O₃、Fe₃O₄，以及少量SiO₂、Al₂O₃等．由硫鐵礦燒渣制備鐵紅（Fe₂O₃）的一種工藝流程如下：

已知：還原焙燒時(shí)，大部分Fe₂O₃、Fe₃O₄轉(zhuǎn)化為FeO．
幾種離子開始沉淀和完全沉淀時(shí)的pH如下表所示：

離子	開始沉淀時(shí)的pH	完全沉淀時(shí)的pH
Fe2+	7.6	9.7
Fe3+	2.7	3.7
Al3+	3.8	4.7

（1）“酸浸、過濾”步驟中所得濾液中的金屬陽(yáng)離子有（填離子符號(hào)）

 

．
（2）Fe粉除調(diào)pH外，另一個(gè)作用是

 

；Fe粉調(diào)節(jié)溶液的pH為

 

．
（3）“沉淀、過濾”步驟中生成FeCO₃的離子方程式為

 

；所得濾液的主要溶質(zhì)是（填化學(xué)式）

 

．
（4）高溫條件下，“氧化”步驟中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),難溶電解質(zhì)的溶解平衡及沉淀轉(zhuǎn)化的本質(zhì),鐵的氧化物和氫氧化物

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：硫鐵礦燒渣與焦炭還原焙燒得到Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、SiO₂、Al₂O₃的混合物；混合物中加入足量硫酸，F(xiàn)e₂O₃、Fe₃O₄、FeO、Al₂O₃與酸反應(yīng)生成的硫酸亞鐵、硫酸鐵和硫酸鋁；在濾液中加入鐵粉調(diào)節(jié)PH值，鐵粉具有還原性，可以將鐵離子還原為亞鐵離子，便于與鋁離子的分離；將PH值調(diào)至4.7～7.6之間，使鋁離子完全生成氫氧化鋁沉淀；再加入碳酸氫銨，與亞鐵離子反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀，碳酸亞鐵在高溫下與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧化鐵和二氧化碳，以此進(jìn)行解答．

解答： 解：（1）Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO、Al₂O₃與酸反應(yīng)生成的硫酸亞鐵、硫酸鐵和硫酸鋁，故濾液中的金屬陽(yáng)離子有Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺，
故答案為：Fe²⁺、Fe³⁺、Al³⁺；
（2）Fe³⁺與Al³⁺開始沉淀時(shí)的pH值相近，鐵粉具有還原性，可以將鐵離子還原為亞鐵離子，便于與鋁離子的分離；加入鐵粉調(diào)節(jié)PH至4.7～7.6之間，使鋁離子完全沉淀，而亞鐵離子不沉淀，
故答案為：將鐵離子還原為亞鐵離子，便于與鋁離子的分離；4.7～7.6之間；
（3）碳酸氫根離子與亞鐵離子發(fā)生雙水解反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀、水和二氧化碳，離子方程式為：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；所得濾液的主要溶質(zhì)是硫酸銨，化學(xué)式為：（NH₄）₂SO₄，
故答案為：（NH₄）₂SO₄；
（4）碳酸亞鐵與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氧化鐵和二氧化碳，方程式為：FeCO₃+O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+CO₂，故答案為：FeCO₃+O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+CO₂．

點(diǎn)評(píng)：本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，難度較大．側(cè)重學(xué)生分析能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)．