Question

【题目】碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是重要的化工原料，工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、 氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39 Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17 Ksp[Al(OH)3]=8×10-32(单位略)

(1)工业生产中，常将废铁块处理为废铁屑，其目的是_______；用稀硫酸处理废铁屑的过程中______个氧化还原反应发生。

(2)加入碳酸氢钠后，发生反应的主要离子方程式为_______。

(3)若要使沉淀完全(一般认为离子浓度小于10-5 molL-1即为沉淀完全)，溶液的pH为________；此溶液中亚铁离子的物质的量浓度不高于_____molL-1才不会生成沉淀。

(4)从环保、产品纯度角度分析.试剂a最好选择下列物质中的_____(填字母代号)。

A NaClO B KNO3 C H2O2 D KMnO4

(5)若搅拌过程中NaHCO3过量，会产生FeCO3沉淀和大量气泡，若将NaHCO3改为 Na2CO3过量时产生的沉淀为FeCO3和Fe(OH)2的混合物，试解释混合物中有Fe(OH)2的原因___。

Answer 1

【答案】增大表面积，加快反应速率 2 Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑ 5.3 12.25 C 改为Na2CO3以后，由于Na2CO3溶液的碱性（或水解程度）比NaHCO3溶液的强，所以会生成Fe(OH)2

【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，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↑，所以固体a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氧化剂，酸性条件下，发生氧化还原反应生成铁离子，将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁，以此解答该题。

(1)将废铁块处理为废铁屑，固体表面积增大，可加快反应速率，涉及反应为Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4，有2个属于氧化还原反应，即Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4；

(2)反应后加入NaHCO3并搅拌，调节溶液的pH，碳酸氢根和铝离子双水解，发生反应Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑；

(3)若要使A13+沉淀完全，Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=8×10-32，当c(Al3+)=10-5 molL-1时c(OH-)=mol/L=2×10-9mol/L，c(H+)=5×10-6mol/L，pH=5.3；根据Ksp[Fe(OH)2]= c(Fe2+)·c2(OH-)=4.9×10-17可知,此溶液中亚铁离子的物质的量浓度不高于=12.25mol/L；

(4)从环保、产品纯度角度分析，试剂a最好选择过氧化氢即C选项，可避免生成杂质或污染性气体；

(5)由于碳酸钠水解程度比碳酸氢钠大，溶液碱性较强，因此会生成Fe(OH)2。