Question

利用硫酸渣（主要含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等雜質）制備氧化鐵的工藝流程如下：

（1）“酸浸”中硫酸要適當過量，目的是①提高鐵的浸出率，②              。
（2）“還原”是將Fe^3＋轉化為Fe^2＋，同時FeS₂被氧化為SO₄^2－，該反應的離子方程式為            。
（3）為測定“酸浸”步驟后溶液中Fe^3＋的量以控制加入FeS₂的量。實驗步驟為：準確量取一定體積的酸浸后的溶液于錐形瓶中，加入HCl、稍過量SnCl₂，再加HgCl₂除去過量的SnCl₂，以二苯胺磺酸鈉為指示劑，用K₂Cr₂O₇標準溶液滴定，有關反應方程式如下：
2Fe^3＋＋Sn^2＋＋6Cl^－＝2Fe^2＋＋SnCl₆^2－，
Sn^2＋＋4Cl^－＋2HgCl₂＝SnCl₆^2－＋Hg₂Cl₂↓，
6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2－＋14H^＋＝6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O。
①若SnCl₂不足量，則測定的Fe^3＋量      （填“偏高”、“偏低”、“不變”，下同），
②若不加HgCl₂，則測定的Fe^3＋量        。
（4）①可選用         （填試劑）檢驗濾液中含有Fe³⁺。產生Fe³⁺的原因是                 （用離子反應方程式表示）。
②已知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	Mn(OH)2
開始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4	9.8

 
實驗可選用的試劑有：稀HNO₃、Ba(NO₃)₂溶液、酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液，要求制備過程中不產生有毒氣體。
請完成由“過濾”后的溶液模擬制備氧化鐵的實驗步驟：
a.氧化：                                ；
b.沉淀：                                ；
c.分離，洗滌；
d.烘干，研磨。

Answer 1

（1）抑制Fe³⁺的水解（2）14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O=15Fe²⁺+2SO₄^2—+16H⁺
（3）①偏低 ②偏高 （4）①KSCN或    4Fe^2＋＋O₂＋4H^＋＝4Fe^3＋＋2H₂O
②a.向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液，攪拌 
b.滴加NaOH溶液，調節溶液為pH為3.2～3.8

解析試題分析：（1）Fe³⁺水解生成氫氧化鐵，所以硫酸過量可抑制Fe³⁺水解。（2）Fe³⁺與FeS₂生成Fe²⁺和SO₄^2-，FeS₂中Fe為+2價、S為-1價，根據得失電子相等、電荷守恒、質量守恒配平。（3）若SnCl₂不足量，Fe³⁺不能完全被還原，生成的Fe²⁺物質的量偏低，所測結果偏低；若不加HgCl₂，過量的Sn²⁺也能被重鉻酸鉀溶液氧化，所測結果偏高。（4）①Fe³⁺與SCN^-生成血紅色溶液、Fe³⁺與苯酚生成紫色溶液。濾液中的Fe²⁺能被空氣中的氧氣氧化生成Fe³⁺。②氧化時不使用硝酸，使用高錳酸鉀溶液氧化，避免產生NO氣體污染環境；沉淀時使Fe³⁺完全沉淀、其它離子不沉淀，所以加氫氧化鈉溶液調節pH3.2～3.8。
考點： 化工生產條件的控制 離子方程式的書寫 誤差分析 離子的檢驗 化學實驗方案的設計