Question

8．工業(yè)上利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）生產(chǎn)堿式硫酸鐵[Fe（OH）SO₄]的工藝流程如下：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）反應(yīng) I所得溶液中的金屬陽(yáng)離子有Al³⁺、Fe²⁺．
（2）加入NaHCO₃并攪拌，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑．
（3）反應(yīng)Ⅱ的離子方程式是Fe²⁺+NO₂^-+2H⁺=Fe³⁺+NO↑+H₂O；若將反應(yīng)II設(shè)計(jì)成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式是Fe²⁺-e^-=Fe³⁺．
（4）在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應(yīng)制備堿式硫酸鐵．根據(jù)我國(guó)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品中不得含有Fe²⁺及NO₃^-．為檢驗(yàn)所得產(chǎn)品中是否含有Fe²⁺，應(yīng)使用的試劑是d．
a．氯水          b．KSCN溶液      c．NaOH溶液      d．酸性KMnO₄溶液
（5）實(shí)驗(yàn)測(cè)得0.2mol•L^-1堿式硫酸鐵溶液pH=5，若溶液中鐵元素只以[Fe（OH）]²⁺、[Fe₂（OH）₄]²⁺兩種離子形式存在，用離子方程式解釋溶液顯酸性的原因2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O [Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺．

Answer 1

分析 廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等，將過量廢鐵屑加入稀硫酸中，發(fā)生反應(yīng)：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，然后加入NaHCO₃并攪拌，調(diào)節(jié)溶液的pH，發(fā)生反應(yīng)Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，所以濾渣中成分是Al（OH）₃，過濾得到硫酸亞鐵，向硫酸亞鐵溶液中加入稀硫酸和NaNO₂，酸性條件下，NaNO₂和FeSO₄發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子、NO，將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵．

解答 解：廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等，將過量廢鐵屑加入稀硫酸中，發(fā)生反應(yīng)：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，然后加入NaHCO₃并攪拌，調(diào)節(jié)溶液的pH，發(fā)生反應(yīng)Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，所以濾渣中成分是Al（OH）₃，過濾得到硫酸亞鐵，向硫酸亞鐵溶液中加入稀硫酸和NaNO₂，酸性條件下，NaNO₂和FeSO₄發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子、NO，將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵．
（1）由上述分析可知，反應(yīng) I所得溶液中的金屬陽(yáng)離子有：Al³⁺、Fe²⁺，
故答案為：Al³⁺、Fe²⁺；
（2）加入NaHCO₃并攪拌，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案為：Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；
（3）反應(yīng)Ⅱ的離子方程式是：Fe²⁺+NO₂^-+2H⁺=Fe³⁺+NO↑+H₂O；若將反應(yīng)II設(shè)計(jì)成原電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，其負(fù)極反應(yīng)式是Fe²⁺-e^-=Fe³⁺，
故答案為：Fe²⁺+NO₂^-+2H⁺=Fe³⁺+NO↑+H₂O；Fe²⁺-e^-=Fe³⁺；
（4）亞鐵離子具有還原性，能被強(qiáng)氧化劑氧化生成鐵離子，反應(yīng)過程中顏色變化明顯的效果最佳，
a．氯水為淺黃綠色，氯氣將亞鐵離子氧化為鐵離子，溶液呈黃色，顏色變化不明顯，故a不選；
b．KSCN溶液和亞鐵離子不反應(yīng)，沒有顏色變化，故b不選；
c．NaOH溶液和亞鐵離子反應(yīng)生成白色沉淀，鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成紅褐色沉淀，掩蓋氫氧化亞鐵顏色，故c不選；
d．酸性KMnO₄溶液呈紫色，亞鐵離子能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，現(xiàn)象明顯，故d選，
故答案為：d；
（5）實(shí)驗(yàn)測(cè)得0.2mol•L^-1堿式硫酸鐵溶液pH=5，若溶液中鐵元素只以[Fe（OH）]²⁺、[Fe₂（OH）₄]²⁺兩種離子形式存在，用離子方程式解釋溶液顯酸性的原因：2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O [Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺，
故答案為：2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O [Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備、物質(zhì)的分離和提純，明確工藝流程是解題關(guān)鍵，側(cè)重考查學(xué)生信息獲取與應(yīng)用能力、分析能力、實(shí)驗(yàn)操作能力，注意題給信息的靈活運(yùn)用，知道常見離子的檢驗(yàn)方法及現(xiàn)象，題目難度中等．