Question

6．利用硫酸渣（主要含Fe₂O₃、FeO，雜質為Al₂O₃和SiO₂等）生產鐵基顏料鐵黃（FeOOH） 的制備流程如圖：

已知：FeS₂難溶于水，不與H₂SO₄反應，在“還原”步驟中，Fe³⁺通過反應Ⅰ、Ⅱ被FeS₂還原，其中反應Ⅰ為FeS₂+14Fe³⁺+8H2O═15Fe²⁺+2SO₄^2-+16H⁺；反應Ⅱ中氧化產物為單質硫．
（1）“酸溶”中硫酸要適當過量，目的是：①提高鐵的浸出率；②抑制Fe³⁺水解．
（2）寫出酸溶時硫酸渣中主要成分發生反應的一個化學方程式：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
（3）加入FeS₂“還原”時反應Ⅱ的離子方程式為2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S．濾渣的主要成分是FeS₂、S和SiO₂ （填
化學式）
（4）“氧化”時，生成FeOOH的離子方程式為4Fe²⁺+8NH₃•H₂O+O₂=4FeOOH↓+8NH₄⁺+2H₂O．氧化時，溫度不宜過高，否則會導致產品顏色偏紅，可能含有的雜質是Fe₂O₃（填化學式）．
（5）濾液中溶質是Al₂（SO₄）₃和（NH₄）₂SO₄（填化學式）．

Answer 1

分析 硫酸渣（主要含Fe₂O₃、FeO，雜質為Al₂O₃和SiO₂等）加硫酸溶解，金屬氧化物轉化為金屬陽離子，二氧化硅不溶，再加FeS₂把鐵離子還原為Fe²⁺，同時生成S沉淀，過濾，濾渣含有二氧化硅和S、FeS₂，濾液中含有Fe²⁺和Al³⁺，濾液中通入空氣氧化，同時調節pH生成FeOOH沉淀，過濾、洗滌、烘干，得到純凈的FeOOH；
（1）“酸溶”中硫酸要適當過量，目的是：①提高鐵的浸出率；②抑制Fe³⁺水解；
（2）氧化鐵是堿性氧化物，可以和酸反應生成鹽和水；
（3）由反應物和生成物以及電子守恒來配平化學方程式；根據流程分析判斷濾渣的主要成分；
（4）在堿性環境下，亞鐵離子可以被氧氣氧化為生成FeOOH；溫度過高，FeOOH分解生成Fe₂O₃；
（5）加氨水調節pH時，生成了硫酸銨．

解答 解：（1）“酸溶”中硫酸要適當過量，目的是：①提高鐵的浸出率；②抑制Fe³⁺水解；故答案為：抑制Fe³⁺水解；
（2）氧化鐵是堿性氧化物，可以和硫酸反應生成硫酸鐵和水，即Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，
故答案為：Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
（3）由流程分析可知濾渣Ⅰ的主要成分是FeS₂、S和SiO₂；-2價的硫離子具有還原性，FeS₂可以將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，而本身被氧化為S沉淀，有關的離子方程式為2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S，
故答案為：2Fe³⁺+FeS₂=3Fe²⁺+2S；SiO₂；
（4）在堿性環境下，亞鐵離子可以被氧氣氧化為生成FeOOH，則“氧化”中，亞鐵離子、氧氣及氨水反應生成FeOOH、銨根離子和水，其離子方程式為4Fe²⁺+8NH₃•H₂O+O₂=4FeOOH↓+8NH₄⁺+2H₂O，溫度過高，FeOOH分解生成Fe₂O₃而會導致產品顏色偏紅；
故答案為：4Fe²⁺+8NH₃•H₂O+O₂=4FeOOH↓+8NH₄⁺+2H₂O；Fe₂O₃；
（5）濾液I中加氨水調節pH，會生成硫酸銨，所以濾液Ⅱ中溶質是Al₂（SO₄）₃和 （NH₄）₂SO₄；
故答案為：（NH₄）₂SO₄．

點評 本題以鐵黃（FeOOH）的制備流程為知識背景，考查硅、鐵的化合物的性質、離子方程式的書寫、物質的分離提純等，難度中等，清楚工藝流程原理是解題的關鍵，是對知識遷移的綜合運用．