Question

14．工业上用含有少量Cu、Al的废铁屑制备Fe₂（SO₄）₃其反应及操作流程如下：

①加入NaHCO₃并搅拌，将混合液pH调控至6.7～7.5范围内，使杂质沉淀过滤除去．

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3	Cu（OH）2
开始沉淀	2.3	7.5	3.4	4.7
完全沉淀	3.2	9.7	4.4	6.7

②反应Ⅱ中反应的离子方程式是：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
③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．
（3）用Fe₂（SO₄）₃处理含S^2-污水时，有黑色沉淀及淡黄色悬浮物产生，其反应的离子方程式是2Fe³⁺+3S^2-=2FeS↓+S．

Answer 1

分析 用含有少量Cu、Al的废铁屑制备Fe₂（SO₄）₃，用硫酸溶解后溶液中含有亚铁离子、铜离子和铝离子，加入NaHCO₃并搅拌，将混合液pH调控至6.7～7.5，使铜离子和铝离子全部转化为沉淀，而亚铁离子未沉淀，氢离子和硝酸根在同一溶液，相当于稀硝酸，亚铁离子具有还原性，酸性溶液中硝酸根离子具有强氧化性，发生氧化还原反应，生成一氧化氮和三价铁离子，经蒸发结晶、过滤可得到Fe₂（SO₄）₃，以此解答该题．

解答 解：①用硫酸溶解含有少量Cu、Al的废铁屑，溶液中含有亚铁离子、铜离子和铝离子，根据沉淀与PH之间的关系表可知，当PH等于6.7时，铜离子全部转化为氢氧化铜沉淀，铝离子全部转化为氢氧化铝沉淀，此时亚铁离子为沉淀，当PH大于7.5时，亚铁离子开始沉淀，所以PH在6.7～7.5之间，
故答案为：6.7～7.5；
②酸性条件下，硝酸根离子可氧化亚铁离子，该离子反应方程式为3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，
故答案为：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
③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；
（3）根据信息用Fe₂（SO₄）₃处理含S^2-污水时，有淡黄色悬浮物产生的是硫，黑色沉淀是硫化亚铁，根据得失电子守恒，硫离子变为单质硫失去2个电子，三价铁离子变为二价铁，得到1个电子，所以三价铁离子和硫化亚铁前的系数都为2，根据原子守恒，该反应的离子反应方程式为2Fe³⁺+3S^2-=2FeS↓+S，
故答案为：2Fe³⁺+3S^2-=2FeS↓+S．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握流程中的反应及混合物分离为解答本题的关键，注意酸性条件下硝酸根离子具有强氧化性，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．