Question

利用工業煉銅后的爐渣(含Fe₂O₃、FeO、SiO₂、Al₂O₃)，制備無機高分子絮凝劑聚合氯化鋁和凈水劑高鐵酸鈉(Na₂FeO₄)。其工藝流程如下(部分操作和條件略)：
Ⅰ．用稀鹽酸浸取爐渣，過濾；
Ⅱ．向濾液中加入過量NaClO溶液，調pH約為3，過濾；
Ⅲ．溶液進行減壓蒸發等操作,甩干后送入聚合爐中進行高溫聚合，……得到聚合氯化鋁。
Ⅳ．將Ⅱ中得到沉淀洗滌、干燥,再與NaClO和NaOH反應，生成高鐵酸鈉。
（1）稀鹽酸溶解Fe₂O₃的離子方程式是        。
（2）驗證爐渣中含有FeO必要的化學試劑為         。
（3）已知：生成氫氧化物沉淀的pH

物質	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2
開始沉淀時	1．5	3．4	6．3
完全沉淀時	2．8	4．7	8．3

 
①步驟Ⅱ中加入過量NaClO，反應的離子方程式是        。
②根據表中數據解釋步驟Ⅱ中，調pH約為3的目的是        。
（4）該工業流程存在缺點，在步驟Ⅱ伴隨著有氯氣產生，此反應方程式是        。
（5）步驟Ⅲ中在減壓蒸發與甩干操作之間，還需進行的操作是       。
（6）在步驟Ⅳ中，若該反應生成166 g Na₂FeO₄轉移3 mol電子，則參加反應的還原劑和氧化劑的物質的量之比是         。

Answer 1

（1）Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O (2分)
（2）稀硫酸、KMnO₄溶液 (或稀鹽酸、K₃[Fe(CN)₆]溶液）(2分)
（3）①2Fe²⁺ + ClO^- + 2H⁺ = 2Fe³⁺ +Cl^- + H₂O (2分)
②pH約為3時，Fe²⁺不能形成沉淀，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，可使鐵完全沉淀。 (2分)
（4）ClO^- + Cl^- + 2H⁺ = Cl₂ + H₂O (2分)
（5）濃縮至飽和,冷卻結晶(2分)
（6）2 : 3 (1分)

解析試題分析：（1）稀鹽酸溶解Fe₂O₃：Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O。
（2）驗證FeO先要溶解，是鹽酸，在證明Fe²⁺的檢驗，可用KMnO₄溶液的褪色實驗或K₃[Fe(CN)₆]溶液藍色沉淀實驗。
（3）①步驟Ⅱ中加入過量NaClO，將Fe²⁺氧化，2Fe²⁺ + ClO^- + 2H⁺ = 2Fe³⁺ +Cl^- + H₂O。
②根據表中數據解釋步驟Ⅱ中，調pH約為3的目的是Fe²⁺不能形成沉淀，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，可使鐵完全沉淀。
（4）在步驟Ⅱ伴隨著有氯氣產生是因為：ClO^- + Cl^- + 2H⁺ = Cl₂ + H₂O。
（5）步驟Ⅲ中在減壓蒸發與甩干操作之間，還需進行的操作是濃縮至飽和、冷卻結晶。
（6）在步驟Ⅳ中發生反應，生成166 g Na₂FeO₄轉移3 mol電子，3NaClO+4NaOH+2Fe(OH)₃=2Na₂FeO₄+ 3NaCl + 5H₂O。反應則參加反應的還原劑Fe(OH)₃和氧化劑NaClO的物質的量之比是2:3。
考點：化學技術的應用問題。考查氧化鐵的溶解、低價鐵元素的檢驗，氫氧化物的沉淀調節，晶體的制備方法等。