Question

6．用含有少量Al的废铁屑制备Fe₂（SO₄）₃其操作流程及有关资料如下：

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

①加NaHCO₃时，混合液pH值应控制在4.4～7.5．
②反应Ⅱ中反应的离子方程式是：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
③实际生产中，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．

Answer 1

分析 由流程可知，Fe、Al和稀硫酸反应生成FeSO₄、Al₂（SO₄）₃和氢气，向混合溶液中加入NaHCO₃，调节溶液的pH，根据沉淀物与pH的关系知，要是铝离子产生沉淀，则pH应该在4.4-7.5之间，然后过滤得到滤液，向滤液中加入稀硫酸、硝酸铁，酸性条件下，亚铁离子被氧化生成铁离子，同时生成NO，然后采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到Fe₂（SO₄）₃，以此来解答．

解答 解：由流程可知，Fe、Al和稀硫酸反应生成FeSO₄、Al₂（SO₄）₃和氢气，向混合溶液中加入NaHCO₃，调节溶液的pH，根据沉淀物与pH的关系知，要是铝离子产生沉淀，则pH应该在4.4-7.5之间，然后过滤得到滤液，向滤液中加入稀硫酸、硝酸铁，酸性条件下，亚铁离子被氧化生成铁离子，同时生成NO，然后采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到Fe₂（SO₄）₃，
①加NaHCO₃时，混合液pH值应控制在Al（OH）₃完全沉淀、Fe（OH）₂不产生沉淀，根据沉淀物与pH的关系知，要是铝离子产生沉淀，则pH应该在4.4-7.5之间，
故答案为：4.4～7.5
②酸性条件下，硝酸根离子和亚铁离子发生氧化还原反应，离子方程式为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．

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．