Question

Fe₂O₃俗稱氧化鐵紅，常用作油漆著色劑．工業(yè)以煤矸石（主要成分：SiO₂ 49.5%；Fe₂O₃ 20.6%；Al₂O₃18.9%，以及MgO、FeO等其他雜質(zhì)）制備并研究氧化鐵紅的應(yīng)用．
（一）制備氧化鐵紅
（1）預(yù)處理：將煤矸石粉碎，在350℃下焙燒2小時(shí)．
（2）加酸溶解：將預(yù)處理后的煤矸石溶于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%過量的硫酸溶液中，過濾．在濾液中加入的H₂O₂．
（3）調(diào)節(jié)pH：在上述濾液中加1mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的pH，再過濾，得到濾渣．
（4）產(chǎn)品處理：將濾渣進(jìn)行水洗、烘干、煅燒、研磨、過篩得產(chǎn)品．
已知部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2
開始沉淀	1.3	3.3	7.5	10.3
完全沉淀	2.8	5.2	9.7	12.2

請回答下列問題：
（1）預(yù)處理時(shí)，將煤矸石焙燒2小時(shí)的目的是

 

．
（2）酸浸操作中，過量H₂SO₄的作用是

 

．在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行該操作時(shí)，用到玻璃儀器有

 

、

 

．
（3）用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH的最佳范圍是

 

．若從第二次過濾的濾液中獲取較純凈的硫酸鎂晶體，應(yīng)補(bǔ)充的操作是

 

、洗滌后，干燥即得．
（4）產(chǎn)品處理時(shí)，對濾渣水洗的操作是

 

．
（二）分析與討論：

（5）產(chǎn)品處理時(shí)，煅燒溫度對產(chǎn)品的純度有很大影響．已知溫度對產(chǎn)物純度的影響如圖1所示，則煅燒時(shí)溫度最好控制在

 

℃．
（6）吸油量是反映氧化鐵紅表面性質(zhì)的重要指標(biāo)．吸油量大，說明氧化鐵紅表面積較大，則用在油漆中會造成油漆假稠，影響質(zhì)量．不同濃度的兩種堿溶液對產(chǎn)物吸油量影響如圖2所示，則上述生產(chǎn)中在調(diào)節(jié)溶液pH時(shí)，選用NaOH溶液而不選用氨水的原因是

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）將煤矸石焙燒2小時(shí)，反應(yīng)充分，可將煤矸石中的礦物轉(zhuǎn)化為氧化物，便于酸浸；
（2）酸浸后生成Fe₂（SO₄）₃，所以過量H₂SO₄可以提高浸取率，抑制Fe³⁺等水解；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時(shí)的pH為2.8，而Al³⁺開始沉淀時(shí)的pH為3.3，調(diào)節(jié)pH；堿調(diào)pH至12.2，Mg²⁺完全轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂沉淀，將沉淀分離并洗凈后，溶于足量稀硫酸，再蒸發(fā)（濃縮）、冷卻（結(jié)晶）、過濾，可獲取較純凈的硫酸鎂晶體；
（4）濾渣水洗的操作是：加水恰好浸沒濾渣，待濾盡后重復(fù)2～3次；
（5）根據(jù)圖1曲線，800℃時(shí)產(chǎn)品的純度達(dá)到較大值；
（6）根據(jù)圖2兩條曲線可知：用NaOH溶液，獲得的氧化鐵表面積小，吸油量低．

解答： 解：（1）將煤矸石焙燒2小時(shí)，反應(yīng)充分，可將煤矸石中的礦物轉(zhuǎn)化為氧化物，便于酸浸；故答案為：將煤矸石中的礦物轉(zhuǎn)化為氧化物，便于酸浸；
（2）酸浸后生成Fe₂（SO₄）₃，所以過量H₂SO₄可以提高浸取率，抑制Fe³⁺等水解；酸浸操作中，需要燒杯盛接溶液，玻璃棒引流，
故答案為：提高浸取率，抑制Fe³⁺等水解；燒杯、玻璃棒；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，F(xiàn)e³⁺完全沉淀時(shí)的pH為2.8，而Al³⁺開始沉淀時(shí)的pH為3.3，要使Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為沉淀而不含雜質(zhì)，調(diào)節(jié)pH的最佳范圍是2.8≤pH＜3.3；繼續(xù)加堿調(diào)pH至12.2，Mg²⁺完全轉(zhuǎn)化為Mg（OH）₂沉淀，將沉淀分離并洗凈后，溶于足量稀硫酸，再蒸發(fā)（濃縮）、冷卻（結(jié)晶）、過濾，可獲取較純凈的硫酸鎂晶體；
故答案為：2.8≤pH＜3.3；繼續(xù)加堿調(diào)pH至12.2，將沉淀分離并洗凈后，溶于足量稀硫酸，再蒸發(fā)（濃縮）、冷卻（結(jié)晶）、過濾；
（4）濾渣水洗的操作是：加水恰好浸沒濾渣，待濾盡后重復(fù)2～3次；故答案為：加水恰好浸沒濾渣，待濾盡后重復(fù)2～3次；
（5）根據(jù)圖1曲線，800℃時(shí)產(chǎn)品的純度達(dá)到較大值，再升溫，純度升高不大，所以煅燒時(shí)溫度最好控制在800℃；故答案為：800；
（6）根據(jù)圖2兩條曲線可知：用NaOH溶液，獲得的氧化鐵表面積小，吸油量低；故答案為：用NaOH溶液，獲得的氧化鐵表面積小，吸油量低．

點(diǎn)評：本題考查物質(zhì)的分離、提純的方法及基本操作的綜合應(yīng)用把握流程中物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)、混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析、推斷及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ木C合考查，題目難度不大．