Question

某地煤矸石经预处理后含SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃，一种综合利用煤矸石制取绿矾(FeSO₄·7H₂O)的工艺流程如下图所示。

（1）过滤操作需要用到的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒还有_____________。

（2）写出所选试剂X、Y的化学式：X_______________，Y_____________。

（3）滤液B中含的阴离子有_____________(写离子符号)。

（4）滤渣SiO₂可制取木材防火剂，该防火剂的化学式为______________。

（5）由溶液D转化为溶液E的离子方程式为：______________。

（6）根据图中数据，计算出原40g煤矸石中Fe₂O₃的质量分数为_____________。（假设适量均为恰好反应）

Answer

（1）漏斗；NaOH或KOH；H2SO4；

（3）AlO2-、Cl-、OH-；（4）Na2SiO3；

（5）Fe+2Fe3+=3Fe2+；（6）60%。

【解析】

试题分析：煤矸石经预处理后含SiO2、Al2O3、Fe2O3，向其中加入盐酸，会发生反应：Al2O3+6HCl= 2AlCl3 +3H2O；Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O, SiO2是酸性氧化物，难溶于水，过滤，滤渣为SiO2，滤液中含有AlCl3、FeCl3及过量的HCl；向滤液中加入过量的NaOH溶液，发生反应：AlCl3+4NaOH= NaAlO2+ 3NaCl +2H2O；FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl。过滤，滤渣C是Fe(OH)3，用足量的硫酸溶解，发生反应：2Fe(OH)3+ 3H2SO4=Fe2(SO4)3+6H2O，向其中加入足量的铁粉，发生反应：Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4，然后蒸发浓缩，冷却、结晶，就得到绿钒FeSO4·7H2O。（1）过滤操作需要用到的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒还有漏斗；（2）所选试剂X是NaOH或KOH；Y是H2SO4；（3）滤液B中含有阴离子有AlO2-、Cl-、OH-；（4）滤渣SiO2可以与NaOH发生反应产生硅酸钠，该物质容易溶于水，有粘性，有阻燃性，是木材的防火剂，该防火剂的化学式为Na2SiO3。（5）根据原子守恒、电子守恒。可得由溶液D转化为溶液E的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+；（6）绿钒的物质的量是n(FeSO4·7H2O)= 83.4g÷ 278 g/mol=0.3mol，根据铁元素守恒可知n(Fe2O3)=1/2 n(FeSO4·7H2O)=1/2×0.3mol=0.15mol，则m(Fe2O3) =0.15mol×160g/mol=24g，所以原40g煤矸石中Fe2O3的质量分数为(24g÷40g)×100％=60％。

考点：考查物质制备工艺流程的知识。