Question

碱式硫酸铁Fe（OH）SO₄对水中的悬浮物、有机物、硫化物、重金属等都能絮凝，工业上常用硫酸亚铁法制备，工艺流程如图所示：

已知：Fe³⁺沉淀完全时的pH=3.1，Fe²⁺沉淀完全时的pH=9.7
（1）请写出溶解过程中加快溶解速率和提高浸出率的两点措施：

 

，

 

．
（2）加入硫酸的作用是控制体系的pH值，若硫酸加入量过小，反应体系酸度太低，容易生成

 

沉淀；若硫酸加入量过大，不利于产品形成，试从平衡移动的角度分析原因是

 

 

．
（3）氧化过程中生成的气体遇空气变红棕色．写出氧化过程发生的离子方程式：

 

．
（4）流程图中的“系列操作”包括

 

，

 

，过滤，洗涤，烘干．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）升高温度能提高物质的溶解性和加速溶解，搅拌可加速物质的溶解；
（2）Fe³⁺沉淀完全时的pH=3.1，若酸度太低，碱性增强，易生成氢氧化铁沉淀；若加入硫酸过大，氢离子浓度增大，会中和Fe（OH）SO₄中的氢氧根离子，不利于碱式硫酸铁的生成；
（3）氧化过程中生成的气体遇空气变红棕色，说明亚硝酸钠被还原为NO气体，亚硝酸钠在酸溶液中氧化亚铁离子为铁离子，依据氧化还原反应电子守恒和电荷守恒，原子守恒配平写出方程式；
（4）从溶液中获得晶体需要经过蒸发浓缩、冷却结晶．

解答： 解：（1）可通过升高温度提高硫酸亚铁的溶解度，或通过搅拌加速溶解，延长溶解时间使更多硫酸亚铁溶解；
故答案为：适当升温、充分搅拌；延长溶解时间；
（2）Fe³⁺沉淀完全时的pH=3.1，若酸度太低，碱性增强，易生成氢氧化铁沉淀；若加入硫酸过大，氢离子浓度增大，会中和Fe（OH）SO₄电离的氢氧根离子，
Fe（OH）SO₄?Fe²⁺+2OH^-+SO₄^2-，使电离平衡向右移动，不利于碱式硫酸铁的生成；
故答案为：Fe（OH）₃沉淀；过量的硫酸与Fe（OH）SO₄电离出来的OH^-中和，使电离平衡向右移动；
（3）亚硝酸根在酸溶液中氧化亚铁离子为铁离子，本身被还原为NO气体，依据氧化还原反应电子守恒和电荷守恒，原子守恒写出反应的离子方程式为：
Fe²⁺+NO₂^-+SO₄^2-+H⁺=Fe（OH）SO₄+NO↑；
故答案为：Fe²⁺+NO₂^-+SO₄^2-+H⁺=Fe（OH）SO₄+NO↑；
（4）母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层的结晶为止，冷却结晶，得到碱式硫酸铁；
故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶．

点评：本题考查工艺流程、对条件的控制选择、物质的分离提纯等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用能力，题目难度中等．