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]的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

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）加入过量废铁屑的目的是                         ，此时溶液中存在的阳离子主要有                ，用NaHCO₃调整溶液pH时的离子方程式是                  。
（2）在实际生产中，反应Ⅱ中常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，同时通入O₂的作用是                                   。
（3）碱式硫酸铁溶于水后能电离产生[Fe(OH)]²⁺离子，写出[Fe(OH)]²⁺发生水解反应生成Fe(OH)₃的离子方程式                                          。
（4）已知废铁屑中铁元素的质量分数为84.0%，若不考虑每步反应中铁元素的损耗，现有100吨废铁屑理论上最多能生产             吨碱式硫酸铁。

Answer 1

（1）使硫酸充分反应掉、提高硫酸利用率或使Fe³⁺尽可能转化为Fe²⁺(2分，答对一点即可得2分，其它合理答案也可)     Fe^{2 +}、Al³⁺（2分）；  3HCO₃^-+Al³⁺ =3CO₂↑ + Al(OH)₃↓   (2分)
（2）作氧化剂并且可减少污染性气体的排放(其他合理答案也可，1分)
（3）[Fe(OH)]²⁺＋2H₂OFe(OH)₃ ＋ 2H⁺   (2分)
（4）253.5   (2分)

试题分析：（1）把废铁屑加入稀硫酸中，所以其作用为：使硫酸充分反应掉或提高硫酸利用率或使Fe³⁺尽可能转化为Fe²⁺；废铁屑还含有Al₂O₃，所以与H₂SO₄反应后的溶液含Fe^{2 +}、Al³⁺；加入NaHCO₃后与Al³⁺发生相互促进的水解反应：3HCO₃^-+Al³⁺ =3CO₂↑ + Al(OH)₃↓。
（2）NaNO₂氧化Fe²⁺会生成NO，造成污染，而O₂氧化Fe²⁺产物无污染，所以O₂的作用为：作氧化剂并且可减少污染性气体的排放。
（3）[Fe(OH)]²⁺结合H₂O电离的OH?生成Fe(OH)₃，离子方程式为：[Fe(OH)]²⁺＋2H₂OFe(OH)₃ ＋ 2H⁺
（4）根据Fe元素守恒可知：Fe ～ Fe(OH)SO₄ 100吨废铁屑理论上可生成碱式硫酸铁的质量为：100×84.0%÷56×169=253.5吨。