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重难提优3 工艺流程题的突破 练习 (含答案）2024-2025学年高一化学必修2（苏教版2019）
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重难提优3 工艺流程题的突破1. （2023徐州一中期中）从某工业废水中（含Al3+、Fe2+、Fe3+、Na＋、Cl－）回收利用Al和FeSO4·7H2O的工艺流程如图所示。下列说法错误的是( )A. 操作a和操作b均是过滤B. 溶液①中不止一种物质与CO2发生反应C. 溶液②的溶质主要是NaCl和Na2CO3D. 固体Y可以是铁粉2. （2024南通海安高级中学阶段性检测）利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程如图，已知：Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2-。下列有关说法正确的是( )A. Fe3O4是FeO和Fe2O3的混合物，是具有磁性的黑色晶体B. 滤液中存在的离子有Na＋、[Zn(OH)4]2-、OH－C. “酸溶”的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3+＋3H2OD. “氧化”的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+3. （2023南通通州高级中学期中）利用H2S废气制取单质硫的常见途径：①用O2将部分H2S氧化为SO2，SO2与剩余H2S反应得到硫单质，总反应为2H2S＋O2===2S＋2H2O；②用ZnO与H2S反应生成ZnS，再用Fe2(SO4)3溶液浸取ZnS得ZnSO4溶液和单质硫。氧化锌烟尘（主要含ZnO，还含有CuO、Fe3O4等）制备ZnSO4·7H2O的工艺流程如图所示：下列说法正确的是( )A．“酸浸”时Fe3O4发生反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===3Fe2+＋4H2OB. “氧化”时，若用NaClO代替H2O2，恰好完全反应时，消耗的 eq \f(n(H2O2),n(NaClO))＝1∶1C. 氧化后的溶液中大量存在的阳离子：Zn2+、Cu2+、Fe2+、Na＋、H＋D. 由滤液获得ZnSO4·7H2O的操作是蒸发结晶4. （2024宿迁期末）一种利用废铜渣（主要成分CuO，及少量Fe2O3、SiO2杂质）制备超细铜粉流程如下：下列说法正确的是( )A. “酸浸”所得滤渣的主要成分为H2SiO3B. “沉铁”发生反应的离子方程式为Fe3+＋3OH－===Fe(OH)3↓C. “沉铜”发生的反应中还原剂与氧化剂物质的量之比为3∶2D. “转化”后所得滤液中含有的主要阳离子：NH eq \o\al(＋,4)、H＋、Cu2+5. （2024盐城期末）Fe3O4是一种用途广泛的磁性材料，以FeCl2为原料制备Fe3O4并获得副产物CaCl2水合物的工艺如图。下列说法正确的是( )A. Fe3O4晶体属于非电解质B. 在实际生产中反应釜2中反应温度越高越好C. 反应釜2中反应的离子方程式为4CaO＋6H2O＋4Fe2+＋O2===4Fe(OH)3＋4Ca2+D. 滤液后处理可采用蒸发结晶获得CaCl2水合物6. （2023常州期中）对钢铁酸洗废液（主要含Fe2+、H＋、Cl－和油污）进行资源化和无害化处理可促进钢铁行业的可持续发展。Ⅰ. 干法制备氧化铁红(αFe2O3)的工艺流程如下：(1) 酸洗废液在送入预浓缩器之前，需先进行 （填操作名称），弃去油污。(2) 高温HCl气体流经预浓缩器进行热交换。一方面可以冷却HCl气体，增大后续步骤中HCl在纯水中的溶解度，另一方面也可以 ______________________________________________________________________。(3) 当制得1.6 t纯净的αFe2O3时，理论上至少需向反应炉中通入标准状况下空气的体积为 m3。（空气中O2的体积分数以20%计）(4) 冷却HCl气体从吸收塔底部通入，纯水从顶部喷淋。此操作的优点是______________________________。Ⅱ. 湿法制备氧化铁黄(α-FeOOH)的工艺流程如下：已知：在沉淀或结晶的初期引入晶种，有助于从溶液中形成较大颗粒的沉淀或晶体。(5) 写出Fe(OH)2转化为FeOOH的化学方程式：______________________________________________________________。(6) 流程中分两次加入氨水、通入空气的原因是_______________________________________________________________________________________________。7. （2023南航附中期中）由碳酸锰矿（主要成分MnCO3，还含有FeCO3、MnO2、Al2O3、SiO2等）中提取金属锰的一种流程如图所示：(1) “酸浸”过程中，提高锰元素浸出率的措施：适当提高酸的浓度、 （填一种）。(2) 滤渣Ⅰ的主要成分是 （填化学式）。(3) 保持其他条件不变，在不同温度下对碳酸锰矿进行酸浸，锰元素的浸出率随时间变化如图所示，则酸浸的最佳温度和时间分别是 。(4) 已知“酸浸”后溶液中锰元素只以Mn2+形式存在，则“酸浸”中发生氧化还原反应的离子方程式为______________________________________________。(5) 提取过程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示。结合图表，“除铁、铝”时加入氨水控制反应液pH的范围为 。写出除铝的离子方程式：____________________________________________________________。8. （2024南通启东东南中学质量检测）硫酸亚铁铵[Fe(NH4)a(SO4)b·6H2O]俗称摩尔盐，相对分子质量为392，易溶于水，不溶于乙醇。现通过下列流程制取并进行纯度测定：(1) 硫酸亚铁铵的化学式中从化合价角度考虑，a、b之间的等量关系式是__________________。“酸溶”中，铁与稀硫酸反应的离子方程式是__________________________________________________________。(2) 使用无水乙醇洗涤硫酸亚铁铵晶体，目的是___________________________________________________________________________________________________________________________________________（写两点）。(3) 为测定得到的硫酸亚铁铵的纯度，进行下列操作：步骤一：取适量KMnO4固体，配成250 mL 0.100 mol/L溶液。步骤二：取4.000 g硫酸亚铁铵样品配成溶液。向其中滴入0.100 mol/L KMnO4溶液至反应完全。步骤三：重复3次实验，平均消耗KMnO4溶液20.00 mL。已知：Ⅰ. MnO eq \o\al(－,4)＋5Fe2+＋8H＋===Mn2+＋5Fe3+＋4H2O；Ⅱ. 纯度＝ eq \f(m（硫酸亚铁铵）,m（样品）)×100%。①配制该KMnO4溶液所需固体的质量是 （保留四位有效数字）。②定容时俯视，配制所得到的KMnO4溶液浓度将 （填“偏大”“偏小”或“无影响”）。③通过计算求出该硫酸亚铁铵产品的纯度。（写出计算过程）9. （2024南通中学阶段考试）某工厂的工业废水中含有大量 Fe2+、Fe3+、Cu2+和SO eq \o\al(2-,4)，还含有少量的氯离子。现计划从该废水中回收利用金属Cu和硫酸亚铁。(1) A的化学式为 ，D的化学式为 。(2) 得到绿矾(FeSO4·7H2O)的操作Ⅲ包括蒸发浓缩、 、过滤、洗涤、干燥。(3) 制备FeCO3的方程式为FeSO4＋Na2CO3===FeCO3↓＋Na2SO4。已知：FeSO4溶液呈酸性，Na2CO3溶液呈碱性，Fe(OH)2在溶液pH＝5.8 时开始沉淀。①制备FeCO3时，选用的加料方式是将Na2CO3溶液缓慢加入盛有FeSO4溶液的反应器中，这样操作的原因是_______________________________________________________________________________________________________________。②生成的FeCO3沉淀需要充分洗涤，检验沉淀是否洗净的实验方法是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4) 硫酸亚铁水溶液易与硫酸铵形成稳定的硫酸亚铁铵[(NH4)aFeb(SO4)c·nH2O]，称为摩尔盐。称取7.84 g新制摩尔盐，溶于水配成250 mL溶液。取25.00 mL该溶液加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀0.932 g；另取25.00 mL该溶液用0.020 0 mol/L酸性KMnO4溶液将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，当KMnO4恰好完全被还原成Mn2+时，消耗酸性KMnO4溶液的体积为 20.00 mL。回答下列问题。①配置硫酸亚铁水溶液时，需要加入少量铁粉，铁粉的作用是________________________________________。②用单线桥标出下列反应中电子的转移。2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋8H2O③试确定摩尔盐的化学式。（写出计算过程）10. （2024常州溧阳期末）硫铁矿（主要成分为FeS2）在硫酸工业中应用广泛，现以硫铁矿烧渣（主要成分为FeO、Fe2O3，还含有少量SiO2、Al2O3杂质）为原料、氨水为沉淀剂制备硫酸亚铁晶体的实验流程如下：(1) “焙烧”时，鼓入过量空气的目的是 。“操作1”的名称为 。(2) 加入H2O2的目的是 ；需要控制温度为35～38 ℃，原因是_____________________________________________________________________________________________________。(3) 加入氨水沉淀时，调节pH可使Fe3+沉淀而Al3+不沉淀，滤液2中主要成分为 （填化学式）。(4) “还原”时，发生的主要反应的离子方程式为 ；检验Fe3+是否完全转化的实验操作是__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5) 固定其他条件不变，铁粉过量系数 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(n投入(Fe),n理论(Fe))))对酸浸后滤液中Fe3+还原率的影响如图所示。若取100 mL加硫酸后的溶液[其中 c(Fe3+)＝2.0 mol/L]制备FeSO4·7H2O晶体，则向滤液中加入铁粉的质量为 g。(6) 准确称取0.800 0 g硫酸亚铁晶体，加水完全溶解，滴加0.010 00 mol/L酸性KMnO4溶液恰好完全反应，消耗酸性KMnO4溶液50.00 mL。计算硫酸亚铁晶体中FeSO4·7H2O的质量分数。（写出计算过程，结果保留小数点后两位）已知：Fe2+＋MnO eq \o\al(－,4)＋H＋―→Fe3+＋Mn2+＋H2O（未配平）。重难提优3 工艺流程题的突破1. C 废水中加入过量的NaOH溶液后过滤，得到滤液①为Na[Al(OH)4]、NaCl和过量的NaOH，沉淀①为Fe(OH)3和Fe(OH)2，向滤液①中通入过量的CO2，过滤后得到溶液②为NaHCO3和NaCl的混合溶液，沉淀②为Al(OH)3，灼烧Al(OH)3后得到的固体X为Al2O3，电解熔融Al2O3得到Al；向沉淀①中加入足量稀硫酸得到滤液③，溶质为FeSO4和Fe2(SO4)3，再向溶液③中加入过量Fe，得到溶液④，溶质为FeSO4，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到FeSO4·7H2O，据此解答。前两步流程都获得了沉淀，因此操作a和操作b均是过滤，A正确；溶液①为Na[Al(OH)4]、NaCl和过量NaOH组成的混合溶液，通入过量的CO2，Na[Al(OH)4]和NaOH都会与之发生反应，B正确；CO2过量时，C元素应该以NaHCO3形式存在，所以溶液②的溶质主要是NaCl和NaHCO3，C错误；最终制取绿矾，需要将Fe3+还原成Fe2+，所以加入的Y为还原剂Fe粉，D正确。2. B 由信息可知Zn能溶于强碱溶液，由流程可知，加入氢氧化钠溶液反应，则锌溶解生成[Zn(OH)4]2-和氢气，铁不溶解，过滤得到滤液含Na＋、[Zn(OH)4]2-、多余的OH－，分离出不溶物为Fe，加入稀硫酸与Fe反应生成硫酸亚铁，再加入适量过氧化氢，部分亚铁离子被氧化为铁离子，得到含Fe2+、Fe3+的溶液，再通入氮气排出空气防止亚铁离子被氧化，加入氢氧化钠溶液生成四氧化三铁胶体粒子。Fe3O4中铁元素呈＋2、＋3价，可看作为FeO·Fe2O3组成的一种复杂的化合物，是具有磁性的黑色晶体，A错误；由分析可知，滤液中存在的离子有Na＋、[Zn(OH)4]2-、OH－，B正确；“酸溶”的反应为铁和稀硫酸生成硫酸亚铁和氢气，离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑，C错误；Fe3O4中铁元素呈＋2、＋3价，“氧化”的目的是将Fe2+部分氧化为Fe3+，D错误。3. B 已知Fe3O4中铁显＋2价和＋3价，故“酸浸”时Fe3O4发生反应的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3+＋Fe2+＋4H2O，原离子方程式电荷不守恒，A错误；已知NaClO作氧化剂时还原产物为NaCl，1 mol NaClO需得到2 mol e－，1 mol H2O2作氧化剂时也得到2 mol e－，故“氧化”时，若用NaClO代替H2O2，恰好完全反应时，消耗的NaClO与H2O2的物质的量相等，B正确；由流程可知，氧化后的溶液中不可能有Fe2+，C错误；因为晶体中带结晶水，故采取将溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶，而不是蒸发结晶，D错误。 氧化锌烟尘加过量稀硫酸酸浸，过滤，滤液中含有硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁、硫酸铁，过滤分离除去难溶性物质，然后向滤液中加入双氧水，将亚铁离子氧化生成铁离子，再加入ZnO调节溶液的pH，使铁离子形成氢氧化铁沉淀，过滤，滤液中含有硫酸铜和硫酸锌，加过量锌粉置换铜离子，过滤，滤渣2为Cu和Zn，滤液为硫酸锌溶液，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到ZnSO4·7H2O晶体。4. D 废铜渣（主要成分CuO，及少量Fe2O3、SiO2等杂质）“酸浸”时CuO、少量Fe2O3与H2SO4反应生成硫酸铜、硫酸铁，SiO2不溶于H2SO4，所以滤渣的成分是SiO2，滤液中加过量氨水沉铁除去Fe3+，Cu2+转化为[Cu(NH3)4]2+，所得滤液通二氧化硫沉铜，过滤出产生的CuNH4SO3沉淀，加稀硫酸转化，＋1价铜发生歧化反应，得到Cu2+和Cu。由分析可知，“酸浸”所得滤渣的主要成分为SiO2，A错误；NH3·H2O是弱碱，在离子方程式中不能拆分，B错误；“沉铜”时，铜元素的化合价由＋2变为＋1，硫元素的化合价从＋4变为＋6，还原剂与氧化剂的物质的量之比为1∶2，C错误；转化时，CuNH4SO3在稀硫酸中发生歧化反应，得到Cu2+和Cu，结合元素守恒可知，“转化”后所得滤液中含有的阳离子主要有NH eq \o\al(＋,4)、H＋、Cu2+，D正确。5. C FeCl2溶液进入反应釜1，加入氧化钙反应生成氢氧化亚铁和氯化钙，FeCl2溶液进入反应釜2，加入氧化钙和分散剂，通入空气，反应生成氢氧化铁和氯化钙，合并两溶液进入反应釜3，调节pH使铁进一步沉淀，加压过滤后，氢氧化铁、氢氧化亚铁沉淀经过后处理得Fe3O4，滤液中含氯化钙，后处理后得氯化钙水合物。电解质是指溶于水或熔融状态下能导电的化合物，Fe3O4晶体属于离子化合物，熔融状态下可以导电，属于电解质，A错误；升高温度，气体溶解度减小，不能充分反应，且在实际生产中，升高温度会增加生产成本，B错误；FeCl2溶液进入反应釜2，加入氧化钙和分散剂，通入空气，反应生成氢氧化铁和氯化钙，反应的离子方程式为4CaO＋6H2O＋4Fe2+＋O2===4Fe(OH)3＋4Ca2+，C正确；滤液中主要成分是CaCl2，将滤液加热浓缩、冷却结晶、过滤得到CaCl2水合物，直接蒸发结晶不能获得水合物，D错误。6. (1) 分液 (2) 使部分酸洗废液蒸发而进行浓缩 (3) 560 (4) 使HCl充分被水吸收，吸收率高 (5) 4Fe(OH)2＋O2===4FeOOH＋2H2O (6) 先形成αFeOOH晶种，然后在此晶种的基础上生成较大颗粒的αFeOOH晶体或沉淀解析：Ⅰ. 酸洗废液经过预浓缩器进行热交换，浓缩后的酸液进入反应炉得到氧化铁红，产生的氧化铁粉尘和高温HCl气体经过除尘器后，氧化铁粉尘沉降与HCl气体分离，HCl可进行循环利用；冷却后HCl被水吸收后得到盐酸；Ⅱ. 酸洗废液中加少量氨水生成Fe(OH)2，继续通入空气形成αFeOOH晶种，继续加空气和氨水，在此晶种的基础上生成较大颗粒的 αFeOOH 晶体或沉淀，经过过滤、洗涤、干燥得到氧化铁黄，据此解答。(1) 油污不与酸液互溶，经过分液操作弃去油污。(2) 高温HCl气体流经预浓缩器进行热交换。一方面可以冷却HCl气体，增大后续步骤中HCl在纯水中的溶解度，另一方面也可以使部分酸液蒸发而进行浓缩。(3) Fe2+转化为Fe2O3，铁元素化合价升高，制得1.6 t纯净的αFe2O3时转移电子的物质的量＝ eq \f(1.6×103×103 g,160 g/mol)×2＝20 000 mol，消耗1 mol O2转移4 mol e－，故转移电子数为20 000 mol时消耗O2的物质的量＝ eq \f(20 000 mol,4)＝5 000 mol，标准状况下消耗空气的体积＝5 000 mol× eq \f(100,20)×22.4 L/mol＝280 000 L＝560 m3。(4) 冷却的HCl气体从吸收塔底部通入，纯水从顶部喷淋，采用逆流吸收的优点是HCl与水充分接触，吸收率高。(5) Fe(OH)2转化为FeOOH的化学方程式：4Fe(OH)2＋O2===4FeOOH＋2H2O。(6) 根据分析，流程中分两次加入氨水、通入空气的原因是先形成αFeOOH晶种，在此晶种的基础上生成较大颗粒的αFeOOH晶体或沉淀。7. (1) 升高温度、搅拌、将矿石粉碎（任选一种）(2) SiO2 (3) 70 ℃、120 min(4) 2FeCO3＋MnO2＋8H＋===2Fe3+＋Mn2+＋2CO2↑＋4H2O(5) 5.0～7.8（或5.0≤pH＜7.8）3NH3·H2O＋Al3+===Al(OH)3↓＋3NH eq \o\al(＋,4)解析：碳酸锰矿用稀硫酸酸浸，MnO2与FeCO3发生氧化还原反应生成Mn2+和Fe3+，MnCO3、Al2O3与硫酸反应分别生成Mn2+和Al3+，SiO2与稀硫酸不反应，滤渣Ⅰ为SiO2，加入过氧化氢将Fe2+氧化为Fe3+，加入氨水，沉淀Fe3+和Al3+，滤渣 Ⅱ 为Fe(OH)3、Al(OH)3，滤液为MnSO4溶液，通过电解得到锰单质，据此解答。(1) 为提高锰元素浸出率，可采取的措施除了适当提高酸的浓度，还有升高温度、搅拌、将矿石粉碎以增大反应物接触面积等方法。(2) 由分析可知，滤渣Ⅰ的主要成分是不与酸反应的SiO2。(3) 浸出率越高越好，所用时间越少越好，根据图知，温度越高浸出率越高，但是温度越高需要的能耗也越高，则酸浸的最佳温度为70 ℃、时间为120 min。(4) 已知“酸浸”后溶液中锰元素只以Mn2+形式存在，则MnO2发生还原反应生成Mn2+，被氧化的元素只能是FeCO3中＋2价的铁元素，由此写出离子方程式。(5) 根据表中的数据可知，当pH＝5.0时，Fe3+、Al3+沉淀完全，pH为 7.8 时Mn2+开始沉淀，所以pH的调控范围为5.0≤pH＜7.8，氨水与Al3+反应生成Al(OH)3沉淀。8. (1) 2＋a＝2b Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑ (2) 硫酸亚铁铵晶体在乙醇中的溶解度小，用无水乙醇洗涤潮湿的硫酸亚铁铵晶体可减少晶体的损失；乙醇易挥发，可以除去晶体表面残留的水分 (3) ①3.950 g ②偏大 ③98%（计算过程见解析）解析：废铁屑和稀硫酸反应生成硫酸亚铁，过滤除去杂质，硫酸亚铁溶液和饱和硫酸铵溶液反应得到硫酸亚铁铵溶液，结晶得到硫酸亚铁铵晶体。(1) Fe(NH4)a(SO4)b·6H2O，根据化合价代数和为0可得2＋a＝2b；铁与稀硫酸反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2+＋H2↑。(2) 硫酸亚铁铵晶体在乙醇中的溶解度小，用无水乙醇洗涤潮湿的硫酸亚铁铵晶体可减少晶体的损失，且乙醇易挥发，可以除去晶体表面残留的水分，加速干燥。(3) ①配制该KMnO4溶液所需m(KMnO4)＝0.100 mol/L×0.25 L×158 g/mol＝3.950 g。②定容时俯视，所得溶液的体积偏小，浓度偏大。③滴定消耗n(KMnO4)＝0.100 mol/L×0.02 L＝0.002 mol，根据反应MnO eq \o\al(－,4)＋5Fe2+＋8H＋===Mn2+＋5Fe3+＋4H2O可得n(Fe2+)＝0.01 mol，该硫酸亚铁铵产品的纯度＝ eq \f(m（硫酸亚铁铵）,m（样品）)×100%＝ eq \f(0.01 mol×392 g/mol,4.000 g)×100%＝98%。9. (1) Fe H2SO4 (2) 冷却结晶 (3) ①避免溶液pH过大，生成Fe(OH)2沉淀 ②取最后一次洗涤液于试管中，加入盐酸酸化的BaCl2溶液，若无沉淀生成，则证明沉淀洗净 (4) ①防止Fe2+被氧化②＋8H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋8H2O ③加入过量的BaCl2溶液，得到0.932 g BaSO4白色沉淀，所以7.84 g新制摩尔盐中n（SO eq \o\al(2-,4)）＝ eq \f(0.932 g,233 g/mol)× eq \f(250,25)＝0.04 mol；根据消耗的KMnO4的量，结合化学方程式可得，摩尔盐中n(Fe2+)＝0.020 0 mol/L×0.02 L×5× eq \f(250,25)＝0.02 mol，根据电荷守恒n（NH eq \o\al(＋,4)）＋2n(Fe2+)＝2n（SO eq \o\al(2-,4)），可知 n（NH eq \o\al(＋,4)）＝0.04 mol×2－0.02 mol×2＝0.04 mol，则n(H2O)＝(7.84 g－0.04 mol×96 g/mol－0.04 mol×18 g/mol－0.02 mol×56 g/mol)÷18 g/mol＝0.12 mol，所以 n（NH eq \o\al(＋,4)）∶n(Fe2+)∶n（SO eq \o\al(2-,4)）∶n(H2O)＝0.04∶0.02∶0.04∶0.12＝2∶1∶2∶6，则摩尔盐的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O解析：工业废水中加入过量铁粉，将Cu2+还原为铜单质、铁离子还原为亚铁离子，过滤得到含有硫酸亚铁的滤液C、含有Cu、Fe的固体B，向固体中加入过量稀硫酸，Fe与稀硫酸反应得到含有硫酸亚铁的滤液F，Cu不反应得到固体E，过滤分离，将滤液C、F混合，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作后得到FeSO4·7H2O，之后再制备碳酸亚铁。(1) 由分析可知，A、D分别为Fe、H2SO4。(2) 从溶液中得到绿矾的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。(3) ①Fe(OH)2在溶液pH＝5.8时开始沉淀，而碳酸钠溶液显碱性，为防止生成Fe(OH)2沉淀，应该将Na2CO3溶液缓慢加入盛有FeSO4溶液的反应容器中，可以避免溶液pH过大而生成Fe(OH)2沉淀。②FeCO3沉淀表面可能附着有FeSO4杂质，检验是否含有SO eq \o\al(2-,4)，即可确定沉淀是否洗净。(4) ①Fe2+溶液易被氧化为Fe3+，铁粉可以将Fe3+还原为Fe2+，所以铁粉的作用是防止Fe2+被氧化。②该反应中Mn元素化合价由＋7 降低为＋2，2 mol KMnO4得到10 mol电子，Fe元素化合价由＋2升高为＋3，10 mol FeSO4失去10 mol电子，据此画出单线桥。10. (1) 使硫铁矿尽可能充分反应 过滤 (2) 用H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，便于下一步用氨水使Fe3+沉淀 升温能增大反应速率，但温度过高H2O2受热分解 (3) Al2(SO4)3、(NH4)2SO4 (4) Fe＋2Fe3+===3Fe2+ 取少量溶液于试管中，滴入KSCN溶液，如果出现红色，说明未完全转化，若未出现红色，说明完全转化 (5) 6.72 (6) 86.88%（计算过程见解析）解析：硫铁矿（主要成分为FeS2）通入空气焙烧得硫铁矿烧渣（主要成分为FeO、Fe2O3，还含有少量SiO2、Al2O3杂质），加入硫酸，铁的氧化物、氧化铝溶解，转化为Fe2+、Fe3+、Al3+进入滤液1，SiO2不溶于硫酸，滤渣1为SiO2，滤液1中加入H2O2将Fe2+氧化为Fe3+，向氧化后的混合液中加入氨水，调pH使Fe3+沉淀而Al3+不沉淀，Al3+进入滤液2，滤液2中还有NH eq \o\al(＋,4)、SO eq \o\al(2-,4)，滤渣2为 Fe(OH)3，加入H2SO4溶解Fe(OH)3得Fe3+的溶液，加入Fe进行还原，得到FeSO4溶液，最终得到FeSO4·7H2O晶体。(1) “焙烧”时，鼓入过量空气的目的是使硫铁矿尽可能充分反应，“操作1”是进行固液分离，操作的名称为过滤。(2) 硫铁矿烧渣与H2SO4反应后的滤液1中含有Fe2+，用H2O2将Fe2+氧化成Fe3+，便于下一步用氨水使Fe3+沉淀，升温能增大反应速率，但温度过高H2O2受热分解，故需要控制温度为35～38 ℃。(3) 加入氨水沉淀时，调节pH可使Fe3+沉淀而Al3+不沉淀，由分析，Al3+进入滤液2，滤液2中还有NH eq \o\al(＋,4)、SO eq \o\al(2-,4)，故滤液2中主要成分为Al2(SO4)3、(NH4)2SO4。(4) “还原”时，加入Fe还原Fe3+得到FeSO4溶液，发生的主要反应的离子方程式为Fe＋2Fe3+===3Fe2+，检验Fe3+是否完全转化，可以取少量溶液于试管中，滴入KSCN溶液，如果出现红色，说明未完全转化，若未出现红色，说明完全转化。(5) 由图可看出过量系数为1.2时还原率已经达到最高，即加入的铁粉的量为三价铁消耗铁粉量的1.2倍；n(Fe3+)＝2.0 mol/L×0.1 L＝0.2 mol，根据反应2Fe3+＋Fe===3Fe2+知理论上需要铁的物质的量为0.1 mol，故所需要加入的铁粉的物质的量为0.12 mol，质量为0.12 mol×56 g/mol＝6.72 g。(6) 根据氧化还原反应得失电子守恒，Fe2+失电子变为Fe3+，MnO eq \o\al(－,4)得电子变为Mn2+，故反应消耗的物质的量 n(Fe2+)＝5n（MnO eq \o\al(－,4)），滴加 0.010 00 mol/L酸性KMnO4溶液恰好完全反应，消耗酸性KMnO4溶液50.00 mL，故 n（MnO eq \o\al(－,4)）＝0.010 00 mol/L× 0.05 L＝5×10-4 mol，则n(FeSO4·7H2O)＝n(Fe2+)＝5n（MnO eq \o\al(－,4)）＝5×5×10-4 mol＝2.5×10-3 mol，可得硫酸亚铁晶体中FeSO4·7H2O的质量分数＝ eq \f(2.5×10-3 mol×278 g/mol,0.800 0 g)×100%≈86.88%。 金属离子Fe3+Fe2+Al3+Mn2+开始沉淀的pH1.85.83.07.8完全沉淀的pH3.28.85.09.8
