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解答题-工业流程题 适中0.65 引用1 组卷327
氧化铁黄又称羟基铁，简称铁黄，化学式为a-FeOOH，具有良好的耐光性、耐大气性和耐碱性，较其他黄色颜料的遮盖力高，着力也强。广泛地用于橡胶制品、油漆、塑料、油墨、药片糖衣等的着色，也是人造大理石、水磨石地面、铺路砖、墙面粉饰等的着色剂。由生产钛白粉废渣制备铁黄的过程如下。

资料：
i.钛白粉废渣成分：主要为FeSO4·H2O，含少量TiOSO4和不溶物
ii.TiOSO4+(x+1)H2OTiO2·xH2O↓+H2SO4
I、纯化过程
(1)纯化过程中加入过量铁粉的目的是___________。
(2)充分反应后，分离混合物的方法是___________。
Ⅱ、制备晶种
(3)实验室模拟制备晶种的装置如图1所示(部分夹持装置省略)，制备FeOOH晶种的过程操作如下：i．关闭，打开止水夹与；ii．关闭止水夹，一段时间后，打开；iii．当乙中时，关闭、，打开，通入空气。溶液中的pH随时间变化如图2所示。

①检查图1中乙的气密性的操作为___________。
②通入空气时，多孔球泡的作用为___________。
③用NH3·H2O、FeSO4溶液和氧气制备铁黄晶种过程时间比较长，加入亚硝酸钠等可缩短制备时间，经查阅文献发现，NaNO2在反应中起催化剂作用，实际起催化作用的是其与稀H2SO4反应生成的气体。改变不同的实验条件，发现适当的空气流速、合适的pH和温度(40℃)、增加催化剂用量都能够提高产率。温度过高或过低均影响产率的原因是(不考虑副反应)___________。
④pH≈4时制得铁黄晶种(如图2所示)。0-t1时段，pH几乎不变；t1-t2时段，pH明显降低。结合方程式解释原因：___________。
Ⅲ、产品的检验
(4)铁黄产品也可以用Fe2O3•xH2O表示。为了测定所制备铁黄Fe2O3•xH2O中x的值，用分析天平准确称量m1g样品置于坩埚中加热、冷却后称量；经过重复操作，当达到恒重时，残留固体质量为m2g，则x =___________。
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知识点：化学反应原理综合考查物质分离、提纯综合应用探究物质组成或测量物质的含量物质制备的探究 答案解析 【答案】很抱歉，登录后才可免费查看答案和解析！
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氧化铁黄又称羟基铁，简称铁黄，化学式为FeOOH，具有良好的耐光性和耐碱性，较其他黄色颜料的遮盖力高，着力也强。由钛白粉废渣(主要为FeSO4·H2O，含少量TiOSO4和不溶物)制备铁黄的实验步骤如下：
步骤1：将钛白粉废渣加入蒸馏水中，加入过量铁粉，搅拌。
步骤2：在精制的FeSO4溶液中加入一定量氨水后，通入空气。
步骤3：将黄色浊液过滤、洗涤、烘干得铁黄样品。
已知：TiOSO4 +(x+1)H2OTiO2·xH2O + H2SO4
(1)“步骤1”中加入过量铁粉可除去的杂质是_______(填化学式)。充分反应后，分离混合物的方法是_______。
(2)“步骤2”中所用装置如图所示(部分夹持装置省略)。制备FeOOH晶体的操作如下：
ⅰ.关闭K2，打开止水夹与K1；
ⅱ.关闭止水夹，一段时间后，打开K3；
ⅲ.当乙中pH = 6.0时，关闭K1、K3，打开K2，通入空气，直至pH = 4.0。

①检查乙的气密性：关闭K2、K3，用热毛巾捂热乙，观察到的现象是_______，停止捂热后，观察到的现象是_______，则乙的气密性良好。
②通入空气时，多孔球泡的作用为_______。
③通入空气的过程中，乙中有2个阶段的变化。
第1阶段：pH保持6.0不变，白色沉淀很快变成灰绿色，后变成红褐色，则该阶段的化学方程式为_______。
第2阶段：pH从6.0降低到4.0，生成铁黄，该阶段的离子方程式为_______。
④上述实验制备铁黄晶体的过程时间比较长，加入亚硝酸钠可缩短制备时间。经查阅文献发现，实际起催化作用的是NaNO2与稀H2SO4反应生成的气体。该气体是_______(填化学式)。
(3)样品纯度测定。取1g样品将其溶解于足量的稀盐酸中，用一定浓度的过量NaOH溶液沉淀其中的铁元素，得到沉淀质量为 b g，则该样品的纯度为_______。
铁黄是一种重要的颜料，化学式为Fe2O3•xH2O，广泛用于涂料、橡胶、塑料、文教用品等工业。实验室模拟工业利用硫酸渣(含Fe2O3及少量的CaO、MgO等) 和黄铁矿粉(主要成分为FeS2) 制备铁黄的流程如下。

回答下列问题：
（1）操作I中为了提高硫酸渣的溶解速率，可采取的措施有_________(答两条即可)。
（2）溶液X中含有的金属离子有Fe3+和_____；溶液X中加入黄铁矿粉后，先发生反应FeS2+H2SO4( 稀)=FeSO4+ H2S↑+S↓，H2S 再将Fe3+还原，其离子方程式为_________。
（3）在溶液Y 中通入空气的目的是______________，再通入NH3后可观察到的现象是__________，若通入NH3后溶液的pH 过高，会影响产品纯度，原因是_________。
（4）操作II中除用到玻璃棒外，还需要的玻璃仪器是________。
（5）若将滤渣Z灼烧产生的尾气通入溶液X 中，充分反应后溶液的pH____(填“增大”、“减小”或“不变”)。
（6）为了测定所制备铁黄Fe2O3•xH2O中x的值，用分析天平准确称量m1g样品置于坩埚中加热、冷却后称量；经过重复操作，当达到恒重时，残留固体质量为m2g，则x =______。
用黄铁矿(主要成分FeS2)还原硫酸渣制备铁黄颜料(主要成分为FeOOH)，工业流程如下：
+
c(Fe2+)或c(Fe3+)浓度分别为1mol·L-1，形成对应沉淀的pH范围如下表：
Fe(OH)2FeOOH
开始沉淀的pH5.81.2
沉淀完全的pH8.32.8

(1)从物质分类的角度，FeOOH属于_______。
(2)步骤②被氧化的元素是_______(填写元素符号)。
(3)制备晶种：为制备高品质铁黄产品，需先制备少量铁黄晶种。实验时，将NaOH按一定计量比加入到FeSO4溶液中，混合溶液的pH随时间变化关系如图所示。搅拌混合均匀，0-15分钟时段，溶液pH明显降低，请用离子方程式解释原因：_______。在晶种制备阶段，晶种液未出现红褐色沉淀。pH约为6时，铁元素存在的主要形式为_______(填写化学符号)，此时通入空气，15~80分钟时段，pH基本不变，结合方程式解释原因_______。
+
pH为4.5~5时制得铁黄晶种。
(4)二次氧化时，溶液的pH应控制到3~4，过低会造成铁黄质量降低，原因可能是_______。
(5)步骤④中检验洗涤是否完全的方法是_______。
(6)铁黄的化学式还可以写成Fe2O3·xH2O。为了测定铁黄中结晶水的含量，用分析天平准确称量m1g样品置于坩埚中加热，冷却；经反复操作，当样品恒重时称得质量为m2g，则x=_______(用含m1、m2的表达式表示)。

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