Question

【题目】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]工艺流程如下：

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溶液中存在的金属阳离子有___________________________。

（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11.2 L(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

【答案】 Fe2＋、Al3＋ Al3＋ 加快反应速率（或使反应物充分接触） Fe2＋＋NO2－＋2H＋＝Fe3＋＋NO↑＋H2O 氧化剂 2mol 2[Fe(OH)]2＋＋2H2O [Fe2(OH)4]2＋＋2H＋ D

【解析】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↑，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。

（1）反应I溶液中存在的金属阳离子有Fe2＋、Al3＋ ；（2）根据氢氧化物沉淀需要的pH知，在pH在4.4-7.5之间将铝离子转化为Al(OH)3 沉淀，而亚铁离子不能生成沉淀，加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的Al3＋ ；该工艺流程中“搅拌”的作用是：加快反应速率（或使反应物充分接触）；（3）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；在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2有11.2L（标准状况），反应过程中提供电子相等，则相当于节约NaNO2的物质的量=（11.2L/22.4L·mol－1）×4/1=2mol；（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2[Fe(OH)]2＋＋2H2O [Fe2(OH)4]2＋＋2H＋；（5）亚铁离子具有还原性，能被强氧化剂氧化生成铁离子，反应过程中颜色变化明显的效果最佳，A．氯水为黄绿色，Cl2将亚铁离子氧化为铁离子，溶液呈黄色，颜色变化不明显，故A不选；B．KSCN溶液和亚铁离子不反应，没有颜色变化，故B不选；C．NaOH溶液和亚铁离子反应生成白色沉淀，铁离子和氢氧根离子反应生成红褐色沉淀，掩盖氢氧化亚铁颜色，故C不选；D．酸性KMnO4溶液呈紫色，亚铁离子能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，现象明显，故D选；故选D。