实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成份为铁的氧化物)制备软磁*材料α-Fe2O3。其主要实验流程如下:(1)*浸...
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实验室由炼钢污泥(简称铁泥,主要成份为铁的氧化物)制备软磁*材料α-Fe2O3。
其主要实验流程如下:
(1)*浸:用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变,实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有___________(填序号)。
A.适当升高*浸温度
B.适当加快搅拌速度
C.适当缩短*浸时间
(2)还原:向“*浸”后的滤液中加入过量铁粉,使Fe3+完全转化为Fe2+。“还原”过程中除生成Fe2+外,还会生成___________(填化学式);检验Fe3+是否还原完全的实验*作是______________。
(3)除杂:向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低、将会导致CaF2沉淀不完全,其原因是___________[,]。
(4)沉铁:将提纯后的FeSO4溶液与氨水-NH4HCO3混合溶液反应,生成FeCO3沉淀。
①生成FeCO3沉淀的离子方程式为____________。
②设计以FeSO4溶液、氨水- NH4HCO3混合溶液为原料,制备FeCO3的实验方案:__。
(FeCO3沉淀需“洗涤完全”,Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5)。
【回答】
AB H2 取少量清液,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液颜*是否呈血红* pH偏低形成HF,导致溶液中F-浓度减小,CaF2沉淀不完全 或 在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;静置后过滤,所得沉淀用蒸馏水洗涤2~3次;取最后一次洗涤后的滤液,滴加盐**化的BaCl2溶液,不出现白*沉淀
【分析】
铁泥的主要成份为铁的氧化物,铁泥用H2SO4溶液“*浸”得到相应硫*盐溶液,向“*浸”后的滤液中加入过量铁粉将Fe3+还原为Fe2+;向“还原”后的滤液中加入NH4F使Ca2+转化为CaF2沉淀而除去;然后进行“沉铁”生成FeCO3,将FeCO3沉淀经过系列*作制得α—Fe2O3;据此分析作答。
【详解】
(1)A.适当升高*浸温度,加快*浸速率,能提高铁元素的浸出率,A选;
B.适当加快搅拌速率,增大铁泥与硫*溶液的接触,加快*浸速率,能提高铁元素的浸出率,B选;
C.适当缩短*浸时间,铁元素的浸出率会降低,C不选;
*选AB。
(2)为了提高铁元素的浸出率,“*浸”过程中硫*溶液要适当过量,故向“*浸”后的滤液中加入过量的铁粉发生的反应有:Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑,“还原”过程中除生成Fe2+外,还有H2生成;通常用KSCN溶液检验Fe3+,故检验Fe3+是否还原完全的实验*作是:取少量清液,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液颜*是否呈血红*,若不呈血红*,则Fe3+还原完全,若溶液呈血红*,则Fe3+没有还原完全,故*为:H2,取少量清液,向其中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液颜*是否呈血红*。
(3)向“还原”后的滤液中加入NH4F溶液,使Ca2+转化为CaF2沉淀,Ksp(CaF2)=c(Ca2+)·c2(F-),当Ca2+完全沉淀(某离子浓度小于1×10-5mol/L表明该离子沉淀完全)时,溶液中c(F-)至少为mol/L=×10-2mol/L;若溶液的pH偏低,即溶液中H+浓度较大,H+与F-形成弱*HF,导致溶液中c(F-)减小,CaF2沉淀不完全,故*为:pH偏低形成HF,导致溶液中F-浓度减小,CaF2沉淀不完全。
(4)①将提纯后的FeSO4溶液与氨水—NH4HCO3混合溶液反应生成FeCO3沉淀,生成FeCO3的化学方程式为FeSO4+NH3·H2O+NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O[或FeSO4+NH3+NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4],离子方程式为Fe2+++NH3·H2O=FeCO3↓++H2O(或Fe2+++NH3=FeCO3↓+),*为:Fe2+++NH3·H2O=FeCO3↓++H2O(或Fe2+++NH3=FeCO3↓+)。
②根据题意Fe(OH)2开始沉淀的pH=6.5,为防止产生Fe(OH)2沉淀,所以将FeSO4溶液与氨水—NH4HCO3混合溶液反应制备FeCO3沉淀的过程中要控制溶液的pH不大于6.5;FeCO3沉淀需“洗涤完全”,所以设计的实验方案中要用盐**化的BaCl2溶液检验最后的洗涤液中不含 ;则设计的实验方案为:在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水—NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;静置后过滤,所得沉淀用蒸馏水洗涤2~3次;取最后一次洗涤后的滤液,滴加盐**化的BaCl2溶液,不出现白*沉淀,故*为:在搅拌下向FeSO4溶液中缓慢加入氨水—NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;静置后过滤,所得沉淀用蒸馏水洗涤2~3次;取最后一次洗涤后的滤液,滴加盐**化的BaCl2溶液,不出现白*沉淀。
【点睛】
本题的易错点是实验方案设计中的细节,需注意两点:(1)控制pH不形成Fe(OH)2沉淀;(2)沉淀洗涤完全的标志。
知识点:铁和铁的化合物
题型:实验,探究题
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