Question

工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁[Fe（OH）SO₄]的工艺流程如图：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：

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

回答下列问题：
（1）反应Ⅰ中发生的氧化还原反应的化学方程式为

 

．
（2）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH，使溶液中的

 

（填“Fe³⁺”、“Fe²⁺”或“Al³⁺”）沉淀．该工艺流程中“搅拌”的作用是

 

．
（3）反应Ⅱ的离子方程式为

 

．在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂与NaNO₂在反应中均作

 

．若参与反应的O₂有11.2L（标准状况），则相当于节约NaNO₂的物质的量为

 

．
（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe（OH）²⁺离子，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

 

．
（5）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁．根据我国质量标准，产品中不得含有Fe²⁺及NO₃^-．为检验所得产品中是否含有Fe²⁺，应使用的试剂为

 

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

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）Fe为活泼金属，可与酸反应，氧化铁与酸反应生成铁离子，铁离子可以氧化Fe；
（2）要制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，根据沉淀的pH选择；搅拌可以加快反应速率；
（3）依据流程分析判断，反应Ⅱ是亚硝酸根离子氧化亚铁离子便于铁离子沉淀分离，流程产物分析可知O₂与NaNO₂在反应中做氧化剂；依据电子守恒计算；
（4）根据反应物和生成物判断离子方程式，Fe（OH）²⁺水解显酸性，据电荷守恒可写出该反应的离子方程式；
（5）亚铁离子具有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色．

解答： 解：（1）Fe为活泼金属，可与酸反应，反应的化学方程式为Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，氧化铁与酸反应生成硫酸铜，Fe₂（SO₄）₂可以氧化Fe，化学方程式为：Fe+Fe₂（SO₄）₂=2FeSO₄，
故答案为：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑、Fe+Fe₂（SO₄）₂=2FeSO₄；
（2）由题意可知，过量废铁屑溶于稀硫酸得FeSO₄、Al₂（SO₄）₃混合溶液，根据表中数据可知，向混合溶液中加入少量NaHCO₃，沉淀Al3+而不沉淀Fe²⁺，反应方程式为Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，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，控制pH在4.4～7.5之间；工艺中搅拌作用是加快反应速率，
故答案为：Al³⁺；加快反应速率；
（3）反应Ⅱ是亚硝酸根离子氧化亚铁离子生成NO和三价铁离子，其离子方程式为Fe²⁺+NO₂^-+2 H⁺=Fe³⁺+NO↑+H₂O，流程产物分析可知O₂与NaNO₂在反应中做氧化剂；n（O₂）=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，则得到电子0.5mol×4=2mol，1molNaNO₂被还原生成NO，化合价由+3价降低到+2价，得到2mol电子，NaNO₂的物质的量为 2mol，
故答案为：Fe²⁺+NO₂^-+2 H⁺=Fe³⁺+NO↑+H₂O；氧化剂；2mol；
（3）Fe（OH）²⁺离子可部分水解生成Fe₂（OH）₄²⁺聚合离子，根据电荷守恒和质量守恒可写出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⁺；
（5）亚铁离子具有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以可以用酸性KMnO₄溶液检验Fe²⁺，故答案为：D．

点评：本题考查制备原理的设计，题目难度中等，注意根据物质的性质和题给信息判断可能发生的反应，方程式的书写为解答该题的难点，也是易错点，注意体会书写方法．