Question

【化學一選修2：化學與技術】(15分)
利用硫酸工業廢渣(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SO，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：
2Fe³⁺+Sn²⁺+6Cl^-===2Fe²⁺+SnCl
Sn²⁺+4Cl^-+2HgCl₂="==" SnCl+Hg₂Cl₂↓
6Fe²⁺+ Cr₂O+14H⁺===6Fe³⁺+2Cr³⁺+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＋量偏高，其原因是_____________。
（4）①可選用______________(填試劑)檢驗濾液中含有Fe^3＋。產生Fe^3＋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	Fe(OH)2	Al(OH)3	Mg(OH)2	Mn(OH)2
開始沉淀	2.3	7.5	3.4	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	9.7	4.4	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分)
（2）14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O ===15Fe²⁺+2SO+16H⁺(2分)
（3）①偏低，②若不加HgCl₂，溶液中含有Sn²⁺，也可以被酸性高錳酸鉀氧化，消耗的酸性高錳酸鉀氧化偏大，則測定的Fe^3＋量偏高。(2分)
（4）①KSCN(2分)；4Fe²⁺+O₂+4H⁺ ===4Fe³⁺+H₂O (2分)；
②a.向溶液中加入過量的酸性高錳酸鉀溶液，攪拌(2分)；
b.滴加NaOH溶液，調節溶液的pH為3.2~3.8(2分)

試題分析：（1） 酸浸”中硫酸要適當過量，抑制Fe³⁺的水解；
（2）由信息Fe^3＋轉化為Fe^2＋，同時FeS₂被氧化為SO，在利用氧化還原反應配平方程式：14Fe³⁺+FeS₂+8H₂O ===15Fe²⁺+2SO+16H⁺；
（3）①若SnCl₂不足量，Fe^3＋沒有完全還原為Fe²⁺，則測定的Fe^3＋量偏低，②若不加HgCl₂，溶液中含有Sn²⁺，也可以被酸性高錳酸鉀氧化，消耗的酸性高錳酸鉀氧化偏大，則測定的Fe^3＋量偏高。
（4）①檢驗濾液中含有Fe^3＋是KSCN溶液；Fe²⁺的氧化反應是：4Fe²⁺+O₂+4H⁺ ===4Fe³⁺+H₂O；
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，調節溶液的pH為3.2~3.8，使Fe³⁺+完全沉淀。