Question

【題目】以黃鐵礦為原料制硫酸產生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO 等。現以硫酸渣制備鐵紅(Fe2O3)，過程如下：

(1) 酸溶過程中Fe2O3與稀硫酸反應的離子方程式是_________________________。

(2) 還原過程中加入FeS2是將溶液中的Fe3+ 還原為Fe2+，而本身被氧化為SO42－，寫出有關的離子方程式：__________________________________________。檢驗Fe3+被完全還原的實驗操作和現象是：________________________________________________。

(3) 氧化過程中通入空氣和加入NaOH是為了將溶液中的鐵元素充分轉化為沉淀而析出，寫出有關的離子方程式：_____________________________________________。

(4) 生產過程中，為了確保鐵紅的質量，氧化過程需要調節溶液的pH的范圍是_____。

（部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表）

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
開始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4

(5) 濾液B可以回收的物質有____________________________________________。

Answer 1

【答案】 Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O FeS2 + 14Fe3 + + 8H2O = 15Fe2 + + 2SO42－ + 16H+ 取少量試液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若不顯紅色，則說明Fe3 +已被完全還原 4Fe2 + + O2 + 2H2O + 8OH－= 4Fe(OH)3↓或Fe2++2OH－=Fe(OH)2↓, 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 3.2～3.8 Al2(SO4)3、MgSO4、Na2SO4

【解析】硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等，稀硫酸溶解主要除去不與酸反應的SiO2，加入FeS2將溶液中的Fe3+還原為Fe2+，再加氫氧化鈉和空氣，調節溶液的pH的范圍是3.2～3.8主要是使三價鐵沉淀，而二價鎂，三價鋁都不沉淀，最后洗滌、烘干、研磨使氫氧化鐵分解生成氧化鐵，從而得到鐵紅。

(1)氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵和水，方程式為：Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4) 3+3H2O；離子方程式為Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O，故答案為：Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O；

(2)FeS2中S元素的化合價從-1價升高到+6價，2個S原子轉移14個電子，Fe3+轉移1個電子，則二者的計量數之比為1：14，根據S守恒可知SO42-前面的化學計量數為2，根據氧守恒可知H20前面化學計量數為8，根據H守恒可知H+前化學計量數為16，則反應的離子方程式為：FeS2+14Fe3++8H2O═15Fe2++2SO42-+16H+，檢驗Fe3+被完全還原的實驗操作和現象為取少量試液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若不顯紅色，則說明Fe3 +已被完全還原，故答案為：FeS2 + 14Fe3 + + 8H2O = 15Fe2 + + 2SO42－ + 16H+；取少量試液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若不顯紅色，則說明Fe3 +已被完全還原；

(3)Fe2+與OH-反應生成4Fe(OH)2，Fe(OH)2不穩定易被氧氣氧化為Fe(OH)3，用化合價升價法配平方程式為4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓，故答案為：4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓；

(4)溶液pH＞3.2時Fe3+沉淀完全，溶液pH=3.8時Al3+開始沉淀，故溶液的pH的范圍是3.2～3.8，根據幾種離子沉淀的pH，如果pH過大，Al3+、Mg2+形成沉淀，使制得的鐵紅不純；故答案為：3.2～3.8；

(5)未沉淀的離子為Na+、Mg2+、Al3+，故濾液B可以回收的物質有：Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4，故答案為：Na2SO4、Al2(SO4)3、MgSO4。