Question

工業(yè)上利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）生產(chǎn)堿式硫酸鐵[Fe（OH）SO₄]的工藝流程如下：

已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3
開始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列問題：
（1）加入少量NaHCO₃的目的是調(diào)節(jié)pH，使溶液中的

 

（填“Fe³⁺”“Fe²⁺”或“Al³⁺”）沉淀，該工藝中“攪拌”的作用是

 

．
（2）在實際生產(chǎn)中，反應(yīng)Ⅱ常同時通入O₂以減少NaNO₂的用量，O₂與NaNO₂在反應(yīng)中均作

 

．若參與反應(yīng)的O₂有11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則相當(dāng)于節(jié)約NaNO₂的物質(zhì)的量為

 

．
（3）堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的Fe（OH）²⁺離子，可部分水解生成Fe₂（OH）

2+ 4

聚合離子．該水解反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（4）在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應(yīng)制備堿式硫酸鐵．根據(jù)我國質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品中不得含有Fe²⁺及NO

- 3

．為檢驗所得產(chǎn)品中是否含有Fe²⁺，應(yīng)使用的試劑為

 

（填字母）．
A．氯水　　B．KSCN溶液　　C．NaOH溶液　　D．酸性KMnO₄溶液．

Answer 1

分析：（1）要制備硫酸亞鐵，應(yīng)與硫酸鋁分離，根據(jù)沉淀的pH選擇；
（2）依據(jù)流程分析判斷，反應(yīng)Ⅱ是氧化亞鐵離子便于鐵離子沉淀分離，流程產(chǎn)物分析可知O₂與NaNO₂在反應(yīng)中做氧化劑；依據(jù)電子守恒計算；
（3）根據(jù)反應(yīng)物和生成物判斷離子方程式；Fe（OH）²⁺水解顯酸性，據(jù)電荷守恒可寫出該反應(yīng)的離子方程式；
（4）A、氯水可以氧化亞鐵離子為鐵離子，溶液顏色變化不明顯，不能檢驗亞鐵離子；
B、KSCN溶液和亞鐵離子不反應(yīng)，無現(xiàn)象發(fā)生；
C、NaOH溶液加入和鐵離子反應(yīng)生成紅褐色沉淀不能檢驗是否存在亞鐵離子；
D、在含有Fe³⁺的溶液中檢驗Fe²⁺，應(yīng)選用酸性KMnO₄溶液，因現(xiàn)象明顯，酸性KMnO₄溶液氧化亞鐵離子高錳酸鉀溶液褪色．

解答：解：（1）由題意可知，過量廢鐵屑溶于稀硫酸得FeSO₄、Al₂（SO₄）₃混合溶液，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，向混合溶液中加入少量NaHCO₃，沉淀Al3+而不沉淀Fe²⁺，反應(yīng)方程式為Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，制備硫酸亞鐵，應(yīng)與硫酸鋁分離，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH生成Al（OH）₃，要避免生成應(yīng)Fe（OH）₂沉淀，控制pH在4.4～7.5之間；工藝中攪拌作用是加快反應(yīng)速率，
故答案為：Al³⁺加快反應(yīng)沉淀，加快反應(yīng)速率；
（2）反應(yīng)Ⅱ是氧化亞鐵離子便于鐵離子沉淀分離，流程產(chǎn)物分析可知O₂與NaNO₂在反應(yīng)中做氧化劑；n（O₂）=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，則得到電子0.5mol×4=2mol，1molNaNO₂被還原生成NO，化合價由+3價降低到+2價，得到2mol電子，NaNO₂的物質(zhì)的量為 2mol，
故答案為：氧化劑；2mol；
（3）[Fe（OH）]²⁺離子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合離子，根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式為2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O=[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺，
故答案為：2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O=[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺；
（4）A、氯水可以氧化亞鐵離子為鐵離子，溶液顏色變化不明顯，不能檢驗亞鐵離子，故A不符合；
B、KSCN溶液和亞鐵離子不反應(yīng)，無現(xiàn)象發(fā)生，故B不符合；
C、NaOH溶液加入和鐵離子反應(yīng)生成紅褐色沉淀不能檢驗是否存在亞鐵離子，故C不符合；
D、酸性KMnO₄溶液氧化亞鐵離子高錳酸鉀溶液褪色，故D符合；
故選D．

點評：本題考查制備原理的設(shè)計，題目難度中等，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和題給信息判斷可能發(fā)生的反應(yīng)，方程式的書寫為解答該題的難點，也是易錯點，注意體會書寫方法．