Question

17．铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛．研究铁及其化合物的应用意义重大．
（1）硫酸亚铁是治疗缺铁性贫血药剂的有效成分．医生建议，服用该药剂的同时服用还原性的维生素C，其原因是防止亚铁被氧化．
（2）碱式硫酸铁[Fe（OH）SO₄]是一种具有多功能的物质，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：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酸浸过程中，发生非氧化还原反应的离子方程式为Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O加入碳酸氢钠的目的是调节溶液的PH，除去铝离子．
②已知常温时Al（OH）₃的K_AP=3.0×10^-34，当pH=4时溶液中c（Al³⁺）=3×10^-4mol•L^-1．
③从环保、产品纯度角度分析，试剂B宜选用的物质是c（填编号）
a．NaClO     b．KNO₃     c．H₂O₂     d．MnO₂     e．KMnO₄
（3）高铁电池是一种新型可充电、长时间保持稳定放电的电池，该电池的总反应方程式为3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O$?_{充电}^{放电}$2Fe（OH）₃+4KOH+3Zn（OH）₂，该电池放电时负极附近电解质溶液的pH变小（填“变大”“不变”或“变小”），充电时阳极的电极反应式为Fe（OH）₃-3e^-+5OH^-=FeO₄^2-+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）维生素C具有还原性，能将三价铁还原为二价铁；
（2）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，进行酸浸，所以试剂A为硫酸，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，然后在酸浸溶液中再加入NaHCO₃并搅拌，调节溶液的pH，发生反应Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，所以滤渣中成分是Al（OH）₃，过滤得到硫酸亚铁，向硫酸亚铁溶液中加入氧化剂，将亚铁离子氧化成铁离子，为了不引入新杂质，可以用H₂O₂，酸性条件下，H₂O₂和FeSO₄发生氧化还原反应生成铁离子，故B为H₂O₂，将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁，据此分析解答；
（3）该原电池放电时，Zn失电子作负极，生成锌离子结合溶液中的氢氧根离子生成Zn（OH）₂，正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，充电时阳极发生氧化，将Fe（OH）₃氧化成K₂FeO₄，据此书写电极反应式．

解答 解：（1）维生素C具有还原性，能将三价铁还原为二价铁，可以防止亚铁被氧化，
故答案为：防止亚铁被氧化；
（2）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，进行酸浸，所以试剂A为硫酸，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，然后在酸浸溶液中再加入NaHCO₃并搅拌，调节溶液的pH，发生反应Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，所以滤渣中成分是Al（OH）₃，过滤得到硫酸亚铁，向硫酸亚铁溶液中加入氧化剂，将亚铁离子氧化成铁离子，为了不引入新杂质，可以用H₂O₂，酸性条件下，H₂O₂和FeSO₄发生氧化还原反应生成铁离子，故B为H₂O₂，将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁，
①根据上面的分析可知，酸浸过程中，发生非氧化还原反应的化学方程式为Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，对应的离子方程式为 Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，根据上面的分析可知，加入碳酸氢钠的目的是 调节溶液的PH，除去铝离子，
故答案为：Al₂O₃+6H⁺=2Al³⁺+3H₂O，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O； 调节溶液的PH，除去铝离子；
②已知常温时Al（OH）₃的K_sP=3.0×10^-34，当pH=4时溶液中c（OH^-）=10^-10 mol/L，所以c（Al³⁺）=$\frac{KsP}{{c}^{3}（OH{\;}^{-}）}$=$\frac{3.0×10{\;}^{-34}}{（{10{\;}^{-10}）}^{3}}$=3×10^-4mol•L^-1，
故答案为：3×10^-4；
③根据上面的分析可知，被还原成水，不引入 新的杂质，所以试剂B宜选用H₂O₂，故选c；
（3）该原电池放电时，Zn失电子作负极，生成锌离子结合溶液中的氢氧根离子生成Zn（OH）₂，消耗了氢氧根离子，所以溶液的PH值会变小，正极上高铁酸根离子得电子发生还原反应，充电时阳极发生氧化，将Fe（OH）₃氧化成K₂FeO₄，电极反应式为Fe（OH）₃-3e^-+5OH^-=FeO₄^2-+4H₂O，
故答案为：变小；．

点评 本题考查物质的分离和提纯，侧重考查学生获取信息及利用信息能力、分析能力、实验操作能力，注意题给信息的灵活运用，知道常见离子的检验方法及现象，题目难度中等．