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：_____。

（3）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

（二）把NaOH、MgCl2、AlCl3三種固體組成的混合物溶于足量水后，產生1.16g白色沉淀，再向所得濁液中逐漸加入1.00mol/LHCl溶液，加入HCl溶液的體積與生成沉淀的關系如圖所示。

（1）原混合物中NaOH的質量是____g。

（2）C點（此時沉淀恰好完全溶解）HCl溶液的體積為___mL。

（三）二氧化氯(ClO2，黃綠色易溶于水的氣體)是高效、低毒的消毒劑。回答下列問題：

實驗室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料，通過如圖1過程制備ClO2：

用如圖2裝置可以測定混合氣中ClO2的含量：

Ⅰ、在錐形瓶中加入足量的碘化鉀，用50mL水溶解后，再加入3mL稀硫酸；

Ⅱ、在玻璃液封裝置中加入水，使液面沒過玻璃液封管的管口；

Ⅲ、將一定量的混合氣體通入錐形瓶中吸收；

Ⅳ、將玻璃液封裝置中的水倒入錐形瓶中；

Ⅴ、用0.1000molL1硫代硫酸鈉標準溶液滴定錐形瓶中的溶液(I2+2S2O32-═2I+S4O62-)，指示劑顯示終點時共用去20.00mL硫代硫酸鈉溶液。在此過程中：

①測得混合氣中ClO2的質量為___g。

②用ClO2處理過的飲用水會含有一定量的亞氯酸鹽。若要除去超標的亞氯酸鹽，下列物質最適宜的是___(填標號).

a.明礬 b.碘化鉀 c.鹽酸 d.硫酸亞鐵

Answer 1

【答案】Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+ 3.2～3.8 5.20 130.0 0.02700 d

【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+。

(3)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。

（二）A～B階段消耗鹽酸的物質的量＝（0.03L－0.01L）×1.0mol/L＝0.02mol，則根據方程式NaAlO2+HCl+H2O＝Al(OH)3↓+NaCl可知生成氫氧化鋁的物質的量＝0.02mol。所以根據原子守恒可知原混合物中氯化鋁的物質的量是0.02mol。B點沉淀達到最大值，此時的沉淀是氫氧化鎂和氫氧化鋁的混合物。而溶液則恰好是氯化鈉溶液。根據氯離子守恒可知氯化鈉的物質的量＝0.03L×1.00mol/L＋0.02mol×2＋0.02mol×3＝0.13mol。所以根據鈉離子守恒可知，氫氧化鈉的物質的量也是0.13mol，因此氫氧化鈉的質量m＝n· M＝40g/mol×0.13mol＝5.2g。B～C階段加入的鹽酸開始溶解氫氧化鋁和氫氧化鎂，此時反應的方程式為Mg(OH)2+2HCl＝MgCl2+2H2O；Al(OH)3+3HCl＝AlCl3+3H2O。根據氫氧化鎂和氫氧化鋁均是0.02mol可知，該階段消耗鹽酸的物質的量是0.02mol×2＋0.02mol×3＝0.10mol，其體積是0.10mol÷1mol/L＝0.1L＝100mL，所以C點（此時沉淀恰好完全溶解）HCl溶液的體積為30mL＋100mL＝130.0mL，故答案為：130.0mL。

（三）①含有Na2S2O3物質的量為0.02L×0.1mol/L=0.002mol，則：

根據關系式：2ClO2～5I2～10Na2S2O3，

2 10

n（ClO2） 0.002mol

所以n（ClO2）=0.0004mol，所以m（ClO2）=0.0004 mol×67.5g/mol=0.02700g，故答案為：0.02700。

②若要除去超標的亞氯酸鹽，ac均不能還原亞氯酸鹽，b中KI具有還原性但氧化產物不適合飲用水使用，只有d中Fe2+將ClO2-還原成Cl-，Fe2+ 被氧化為鐵離子，且鐵離子水解生成膠體可凈化飲用水，則最適宜的是d，故答案為：d。