實驗室由鍊鋼汙泥(簡稱鐵泥,主要成份為鐵的氧化物)製備軟磁*材料α-Fe2O3。其主要實驗流程如下:(1)*浸...
問題詳情:
實驗室由鍊鋼汙泥(簡稱鐵泥,主要成份為鐵的氧化物)製備軟磁*材料α-Fe2O3。
其主要實驗流程如下:
(1)*浸:用一定濃度的H2SO4溶液浸取鐵泥中的鐵元素。若其他條件不變,實驗中採取下列措施能提高鐵元素浸出率的有___________(填序號)。
A.適當升高*浸溫度
B.適當加快攪拌速度
C.適當縮短*浸時間
(2)還原:向“*浸”後的濾液中加入過量鐵粉,使Fe3+完全轉化為Fe2+。“還原”過程中除生成Fe2+外,還會生成___________(填化學式);檢驗Fe3+是否還原完全的實驗*作是______________。
(3)除雜:向“還原”後的濾液中加入NH4F溶液,使Ca2+轉化為CaF2沉澱除去。若溶液的pH偏低、將會導致CaF2沉澱不完全,其原因是___________[,]。
(4)沉鐵:將提純後的FeSO4溶液與氨水-NH4HCO3混合溶液反應,生成FeCO3沉澱。
①生成FeCO3沉澱的離子方程式為____________。
②設計以FeSO4溶液、氨水- NH4HCO3混合溶液為原料,製備FeCO3的實驗方案:__。
(FeCO3沉澱需“洗滌完全”,Fe(OH)2開始沉澱的pH=6.5)。
【回答】
AB H2 取少量清液,向其中滴加幾滴KSCN溶液,觀察溶液顏*是否呈血紅* pH偏低形成HF,導致溶液中F-濃度減小,CaF2沉澱不完全 或 在攪拌下向FeSO4溶液中緩慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大於6.5;靜置後過濾,所得沉澱用蒸餾水洗滌2~3次;取最後一次洗滌後的濾液,滴加鹽**化的BaCl2溶液,不出現白*沉澱
【分析】
鐵泥的主要成份為鐵的氧化物,鐵泥用H2SO4溶液“*浸”得到相應硫*鹽溶液,向“*浸”後的濾液中加入過量鐵粉將Fe3+還原為Fe2+;向“還原”後的濾液中加入NH4F使Ca2+轉化為CaF2沉澱而除去;然後進行“沉鐵”生成FeCO3,將FeCO3沉澱經過系列*作製得α—Fe2O3;據此分析作答。
【詳解】
(1)A.適當升高*浸溫度,加快*浸速率,能提高鐵元素的浸出率,A選;
B.適當加快攪拌速率,增大鐵泥與硫*溶液的接觸,加快*浸速率,能提高鐵元素的浸出率,B選;
C.適當縮短*浸時間,鐵元素的浸出率會降低,C不選;
*選AB。
(2)為了提高鐵元素的浸出率,“*浸”過程中硫*溶液要適當過量,故向“*浸”後的濾液中加入過量的鐵粉發生的反應有:Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑,“還原”過程中除生成Fe2+外,還有H2生成;通常用KSCN溶液檢驗Fe3+,故檢驗Fe3+是否還原完全的實驗*作是:取少量清液,向其中滴加幾滴KSCN溶液,觀察溶液顏*是否呈血紅*,若不呈血紅*,則Fe3+還原完全,若溶液呈血紅*,則Fe3+沒有還原完全,故*為:H2,取少量清液,向其中滴加幾滴KSCN溶液,觀察溶液顏*是否呈血紅*。
(3)向“還原”後的濾液中加入NH4F溶液,使Ca2+轉化為CaF2沉澱,Ksp(CaF2)=c(Ca2+)·c2(F-),當Ca2+完全沉澱(某離子濃度小於1×10-5mol/L表明該離子沉澱完全)時,溶液中c(F-)至少為mol/L=×10-2mol/L;若溶液的pH偏低,即溶液中H+濃度較大,H+與F-形成弱*HF,導致溶液中c(F-)減小,CaF2沉澱不完全,故*為:pH偏低形成HF,導致溶液中F-濃度減小,CaF2沉澱不完全。
(4)①將提純後的FeSO4溶液與氨水—NH4HCO3混合溶液反應生成FeCO3沉澱,生成FeCO3的化學方程式為FeSO4+NH3·H2O+NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O[或FeSO4+NH3+NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4],離子方程式為Fe2+++NH3·H2O=FeCO3↓++H2O(或Fe2+++NH3=FeCO3↓+),*為:Fe2+++NH3·H2O=FeCO3↓++H2O(或Fe2+++NH3=FeCO3↓+)。
②根據題意Fe(OH)2開始沉澱的pH=6.5,為防止產生Fe(OH)2沉澱,所以將FeSO4溶液與氨水—NH4HCO3混合溶液反應制備FeCO3沉澱的過程中要控制溶液的pH不大於6.5;FeCO3沉澱需“洗滌完全”,所以設計的實驗方案中要用鹽**化的BaCl2溶液檢驗最後的洗滌液中不含 ;則設計的實驗方案為:在攪拌下向FeSO4溶液中緩慢加入氨水—NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大於6.5;靜置後過濾,所得沉澱用蒸餾水洗滌2~3次;取最後一次洗滌後的濾液,滴加鹽**化的BaCl2溶液,不出現白*沉澱,故*為:在攪拌下向FeSO4溶液中緩慢加入氨水—NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大於6.5;靜置後過濾,所得沉澱用蒸餾水洗滌2~3次;取最後一次洗滌後的濾液,滴加鹽**化的BaCl2溶液,不出現白*沉澱。
【點睛】
本題的易錯點是實驗方案設計中的細節,需注意兩點:(1)控制pH不形成Fe(OH)2沉澱;(2)沉澱洗滌完全的標誌。
知識點:鐵和鐵的化合物
題型:實驗,探究題
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