Question

工業上利用硫酸渣（含Fe²⁺、Fe³⁺的硫酸鹽及少量CaO和MgO）制備高檔顏料鐵紅(Fe₂O₃ )和回收(NH₄)₂SO₄，具體生產流程如下：

回答下列問題：
（1）在廢渣溶解操作時，為了加速廢渣溶解的措施是：___________________、__________________（任寫兩點）
（2）物質A是一種氧化劑
①工業上最好選用         （填序號）

A．空氣

B．Cl2

C．MnO2

D．H2O2，

②簡述工業上這樣選擇A的理由是           、________________（任意答2條）。
③寫出A參與反應的離子方程式為__________________________________________
（3根據下圖有關數據，你認為工業上氧化操作時應控制的條件是__________________。

（4）往銨黃鐵礬溶液(含Fe³⁺)中加入溶液B至pH為5時產生沉淀，請寫出產生沉淀的離子方程式：_______________________________________________________。
（5）寫出銨黃鐵礬晶體溶于適量蒸餾水中，往其中加入過量Ba(OH)₂溶液，發生反應的離子方程式為：_____________________________________________________
（6）回收所得的(NH₄)₂SO₄晶體可能含有的雜質是：___________________________

Answer 1

（1）不斷攪拌；將廢渣粉碎；升高溫度；適當增加A的濃度等 （2分）
（2）①A（空氣）（2分）
②原料來源容易成本低；不產生污染；不引入雜質。（2分，答其中兩點即可）
③4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O （2分）
（3）溶液溫度控制在80℃，pH控制在1.5（1分），氧化時間為4小時左右（1分）
（4）Fe³⁺+3NH₃·H₂O=Fe(OH)₃↓+3NH₄⁺（2分）
（5）NH₄⁺+Fe³⁺2SO₄^2-+2Ba²⁺+2OH^-=2BaSO₄↓+NH₃.H₂O+Fe(OH)₃↓（2分）
（6）MgSO₄、CaSO₄（2分）

試題分析：（1）加快反應速率的因素有濃度、溫度、增大接觸面積等，因此加快溶解速率可以不斷攪拌、將廢渣粉碎、升高溫度、適當增加A的濃度等 （2分）
（2）把Fe²⁺氧化為Fe³⁺，通入空氣就行了，空氣經濟易得，可以節約成本，并且無污染。發生的離子反應方程式： 4Fe²⁺+O₂+4H⁺=4Fe³⁺+2H₂O （2分）
（3）曲線圖中的因變量有溫度、時間、pH值，因此對比分析溶液在80℃，pH控制在1.5，氧化時間為4小時左右時氧化效率最佳。
（4）根據流程可知，沉淀后得到的濾渣可以制備鐵紅，所以可知沉淀是Fe(OH)₃ 。濾液為(NH₄)₂SO₄ ，則調節pH的試劑應該選用氨水，這樣就不引入其他雜質離子，發生的反應為：Fe³⁺+3 NH₃·H₂O=Fe(OH)₃↓+3NH₄⁺
（5）銨黃鐵礬與氫氧化鋇混合，NH₄⁺與OH^- 反應生成NH₃.H₂O， Fe³⁺與OH^-生成Fe(OH)₃ 沉淀，SO₄^2-與Ba²⁺生成BaSO₄沉淀。所以離子方程式為NH₄⁺+Fe³⁺2SO₄^2-+2Ba²⁺+2OH^-=2BaSO₄↓+NH₃.H₂O+Fe(OH)₃↓
（6）因為硫酸渣中含有CaO和MgO，加酸溶解以后在結晶得到銨黃鐵礬時，分離得到的濾液沒有除雜，因此會混有MgSO₄、CaSO₄ 等雜質。 （2分）