Question

4．铁盐、铝盐可用来净水，近年来科技工作者开发出了一些新的净水剂，如碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]就是一种新型高效净水剂．下图是利用含少量Al₂O₃、Fe₂O₃等杂质的废铁屑，生产碱式硫酸铁的工艺流程：

已知：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）3	Al（OH）3
开始沉淀的pH	2.3	7.5	3.4
完全沉淀的pH	3.2	9.7	4.4

回答下列问题：
（1）写出反应I中主反应的离子方程式：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑．
（2）加入NaHCO₃，调节溶液pH=4.4～5.5，目的是使A1³⁺转化为沉淀除去．
（3）操作i的名称是过滤，滤渣的成分是Al（OH）3、Fe．
（4）反应II的氧化剂与还原剂的物质的最之比为1：1，该反应的还原产物的化学式为NO．
（5）Fe（OH）SO₄溶于水后生成Fe（OH）²⁺，该离子部分水解，生成Fe₂（OH）₄²⁺．该水解反应的离子方程式为2Fe（OH）²⁺+2H₂O?Fe₂（OH）₄²⁺+2H⁺．

Answer 1

分析 废铁屑中含少量氧化铝、氧化铁等，将过量废铁屑加入稀硫酸中，发生反应 Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，然后反应I中加入NaHCO₃并搅拌，调节溶液的pH，发生反应Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，所以滤渣中成分是Al（OH）₃，过滤得到硫酸亚铁，向硫酸亚铁溶液中加入稀硫酸和NaNO₂，酸性条件下，NaNO₂和FeSO₄发生氧化还原反应生成铁离子、NO，将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁，据此分析解答．
（1）Fe为活泼金属，可与酸反应；
（2）要制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，根据沉淀的pH选择；
（3）将过量废铁屑加入稀硫酸中，发生反应后加入NaHCO₃并搅拌，调节溶液的pH，发生反应Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，所以滤渣中成分是Al（OH）₃，Fe；
（4）酸性条件下，亚硝酸钠具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原生成NO，所以反应Ⅱ中加入NaNO₂的目的是氧化Fe²⁺；
（5）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe（OH）²⁺离子，Fe（OH）²⁺可部分水解生成Fe₂（OH）₄²⁺聚合离子．

解答 解：（1）Fe为活泼金属，可与酸反应，反应的离子方程式为Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，
故答案为：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
（2）制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，应调节溶液pH生成Al（OH）₃，要避免生成应Fe（OH）₂沉淀，
故答案为：使A1³⁺转化为沉淀除去；
（3）用过滤的方法分离 出Al（OH）3、Fe不溶物，
故答案为：过滤；Al（OH）3、Fe；
（4）酸性条件下，亚硝酸钠具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原生成NO，所以反应Ⅱ中加入NaNO₂的目的是氧化Fe²⁺，发生反应的离子方程式为 2H⁺+Fe²⁺+NO₂^-=Fe³⁺+NO↑+H₂O，
故答案为：1：1；NO；
（5）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe（OH）²⁺离子，Fe（OH）²⁺可部分水解生成Fe₂（OH）₄²⁺聚合离子，该水解反应的离子方程式为 2Fe（OH）²⁺+2H₂O?Fe₂（OH）₄²⁺+2H⁺，
故答案为：2Fe（OH）²⁺+2H₂O?Fe₂（OH）₄²⁺+2H⁺．

点评 本题考查物质的分离和提纯，侧重考查学生获取信息及利用信息能力、分析能力、实验操作能力，注意题给信息的灵活运用，知道常见离子的检验方法及现象，题目难度中等．