Question

【題目】鐵黃是一種重要的顏料，化學式為Fe2O3xH2O，廣泛用于涂料、橡膠、塑料、文教用品等工業。實驗室模擬工業利用硫酸渣(含Fe2O3及少量的CaO、MgO等) 和黃鐵礦粉(主要成分為FeS2) 制備鐵黃的流程如下。

回答下列問題：

（1）操作I中為了提高硫酸渣的溶解速率，可采取的措施有_________(答兩條即可)。

（2）溶液X中含有的金屬離子有Fe3+和_____；溶液X中加入黃鐵礦粉后，先發生反應FeS2+H2SO4( 稀)=FeSO4+ H2S↑+S↓，H2S 再將Fe3+還原，其離子方程式為_________。

（3）在溶液Y 中通入空氣的目的是______________，再通入NH3后可觀察到的現象是__________，若通入NH3后溶液的pH 過高，會影響產品純度，原因是_________。

（4）操作II中除用到玻璃棒外，還需要的玻璃儀器是________。

（5）若將濾渣Z灼燒產生的尾氣通入溶液X 中，充分反應后溶液的pH____(填“增大”、“減小”或“不變”)。

（6）為了測定所制備鐵黃Fe2O3xH2O中x的值，用分析天平準確稱量m1g樣品置于坩堝中加熱、冷卻后稱量；經過重復操作，當達到恒重時，殘留固體質量為m2g，則x =______。

Answer 1

【答案】 適當增大稀硫酸濃度、提高反應溫度、減小硫酸渣粒徑 Mg2+、Ca2+ 2Fe3＋＋H2S＝2Fe2＋＋S↓＋2H＋ 將Fe2＋氧化成Fe3＋ 產生紅褐色沉淀 Mg2+轉化為Mg(OH)2沉淀，降低產品純度 燒杯、漏斗 減小

【解析】硫酸渣中含Fe2O3、CaO、MgO等，用稀硫酸溶解，過濾除去不溶物，再加FeS2發生反應FeS2+H2SO4（稀）═FeSO4+H2S↑+S↓，H2S可以將Fe3+還原為Fe2+，過濾分離，濾渣含有S、FeS2等，濾液中含有Fe2+，通入空氣將Fe2+氧化成Fe3+，氨氣反應得到Fe（OH）3，過濾分離，烘干得到鐵黃，溶液W中含有硫酸銨等。

（1）適當增加稀硫酸濃度、提高反應溫度、粉碎硫酸渣增大接觸面積等，都可提高硫酸渣的溶解速度，故答案為：適當增加稀硫酸濃度、提高反應溫度、粉碎硫酸渣增大接觸面積；

（2）硫酸渣中含Fe2O3、CaO、MgO都能被硫酸溶解，因此溶液X中含有的金屬離子有Fe3+和Mg2+、Ca2+；H2S可以將Fe3+還原為Fe2+，同時生成S，反應離子方程式為：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，故答案為：Mg2+、Ca2+；2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+；

（3）根據上述分析，在溶液Y中通入空氣可以將Fe2＋氧化成Fe3＋，再通入NH3后，Fe3++3NH3H2O=Fe（OH）3↓+3NH4+；若通入NH3后溶液的pH過高，Mg2+轉化為Mg(OH)2沉淀，降低產品純度，故答案為：將Fe2＋氧化成Fe3＋；產生紅褐色沉淀；Mg2+轉化為Mg(OH)2沉淀，降低產品純度；

（4）操作Ⅱ是過濾，除用到玻璃棒外，還需要的玻璃儀器是：燒杯、漏斗，故答案為：燒杯、漏斗；

（5）濾渣Z中含有S、FeS2等，灼燒產生的尾氣中含有二氧化硫氣體，溶液X中含有的Fe3+能夠將二氧化硫氧化生成硫酸，充分反應后溶液的酸性增強，pH減小，故答案為：減小；

（6）結晶水的質量為（m1-m2）g，則=，解得x=，故答案為： 。