题目内容

5．铁盐、亚铁盐在工农业生产、生活、污水处理等方面有极其广泛的应用．
（一）用铁屑与硫酸反应制备FeSO4
已知4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O．FeSO4在水中的溶解度见图．
（1）首先，将铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑．此步骤中，分离出液体的方法通常不用过滤，使用的操作是倾析法（填写操作名称）．
（2）向处理过的铁屑中加入适量的硫酸，在一定温度下使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO4溶液．温度宜控制在60℃左右；加热的同时需适当补充水，原因是防止硫酸亚铁晶体析出．反应中应保持n（Fe）/n（H2SO4）＞1（填“＜”、“＞”或“=”）．
（3）亚铁盐在空气中易被氧化，但形成复盐可稳定存在．如“摩尔盐”，即硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O]，就是在FeSO4溶液中加入少量稀H2SO4溶液，再加入饱和（NH4）2SO4溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作后所得．过程中稀硫酸的作用是防止硫酸亚铁水解．
（二）用含有少量Al的废铁屑制备Fe2（SO4）3其操作流程及有关资料如下：

沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3
开始沉淀的pH2.37.53.4
完全沉淀的pH3.29.74.4
（4）加NaHCO3时，混合液pH值应控制在4.4-7.5之间．
（5）反应Ⅱ中反应的离子方程式是3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O．
（6）实际生产中，将反应Ⅱ产生的NO配比一种气体X，混合后重新通入反应Ⅱ中，该设计的目的是节约Fe（NO3）3、防止NO污染，气体X与NO配比的比例是3：4．

分析 （一）（1）由于Fe屑沉在容器的底部，溶液在上部，所以分离出液体的方法通常不用过滤，使用的操作是倾析法；
（2）由于FeSO4在60℃左右溶解度最大，所以温度宜控制在60℃左右；
为防止硫酸亚铁晶体析出，加热的同时需适当补充水；为了防止在加热的过程中Fe2+被氧化为Fe3+，Fe粉应该稍微过量一些；
（3）稀硫酸能抑制FeSO4水解；
（二）Fe、Al和稀硫酸反应生成FeSO4、Al2（SO4）3和氢气，向混合溶液中加入NaHCO3，调节溶液的pH，根据沉淀物与pH的关系知，要是铝离子产生沉淀，则pH应该在4.4-7.5之间，然后过滤得到滤液，向滤液中加入稀硫酸、硝酸铁，酸性条件下，亚铁离子被氧化生成铁离子，同时生成NO，然后采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到Fe2（SO4）3；
（4）加NaHCO3时，混合液pH值应控制在Al（OH）3完全沉淀、Fe（OH）2不产生沉淀；
（5）酸性条件下，硝酸根离子和亚铁离子发生氧化还原反应；
（6）一氧化氮易与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，总的反应为4NO+3O2+2H2O=4HNO3，将反应Ⅱ产生的NO配比一种气体O2，混合后重新通入反应Ⅱ中，可节约Fe（NO3）3、防止NO污染．

解答 解：（一）用碳酸钠洗去油污的废铁屑，沉淀的颗粒较大，静止后容易沉降至容器底部，常用倾析法分离，故答案为：倾析法；
（2）由于FeSO4在60℃左右溶解度最大，所以温度宜控制在60℃左右；加热过程部分水被蒸发，导致溶剂的量减少，为防止硫酸亚铁晶体析出，加热的同时需适当补充水；为了防止在加热的过程中Fe2+被氧化为Fe3+，Fe粉应该稍微过量一些，所以反应中应保持n（Fe）/n（H2SO4）＞1；
故答案为：60℃左右；防止硫酸亚铁晶体析出；＞；
（3）硫酸亚铁是强酸弱碱盐，亚铁离子水解导致溶液呈酸性，为防止亚铁离子水解，应该向溶液中加入少量稀硫酸，故答案为：防止硫酸亚铁水解；
（二）Fe、Al和稀硫酸反应生成FeSO4、Al2（SO4）3和氢气，向混合溶液中加入NaHCO3，调节溶液的pH，根据沉淀物与pH的关系知，要是铝离子产生沉淀，则pH应该在4.4-7.5之间，然后过滤得到滤液，向滤液中加入稀硫酸、硝酸铁，酸性条件下，亚铁离子被氧化生成铁离子，同时生成NO，然后采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到Fe2（SO4）3；
（4）加NaHCO3时，混合液pH值应控制在Al（OH）3完全沉淀、Fe（OH）2不产生沉淀，根据沉淀物与pH的关系知，要是铝离子产生沉淀，则pH应该在4.4-7.5之间，
故答案为：4.4-7.5之间；
（5）酸性条件下，硝酸根离子和亚铁离子发生氧化还原反应，离子方程式为3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O，故答案为：3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O；
（6）反应Ⅱ中需要强氧化性的酸将二价铁离子氧化，一氧化氮有毒，但一氧化氮易与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，总的反应为4NO+3O2+2H2O=4HNO3，将O2和反应Ⅱ产生的NO，按3：4配比混合后重新通入反应Ⅱ中，可节约Fe（NO3）3、防止NO污染，
故答案为：节约Fe（NO3）3、防止NO污染；3：4．

点评 本题考查物质制备和物质分离、提纯，为高频考点，涉及基本操作、物质之间的反应等，明确反应原理是解本题关键，易错点是（5）题，注意酸性条件下硝酸根离子具有强氧化性，题目难度中等．

练习册系列答案
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