Question

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]的工藝流程如圖：

已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	Al（OH）3
開始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列問題：
（1）反應(yīng)Ⅰ中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）加入少量NaHCO₃的目的是調(diào)節(jié)pH，使溶液中的

 

（填“Fe³⁺”、“Fe²⁺”或“Al³⁺”）沉淀．該工藝流程中“攪拌”的作用是

 

．
（3）反應(yīng)Ⅱ的離子方程式為

 

．在實際生產(chǎn)中，反應(yīng)Ⅱ常同時通入O₂以減少NaNO₂的用量，O₂與NaNO₂在反應(yīng)中均作

 

．若參與反應(yīng)的O₂有11.2L（標準狀況），則相當于節(jié)約NaNO₂的物質(zhì)的量為

 

．
（4）堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的Fe（OH）²⁺離子，可部分水解生成Fe₂（OH）₄²⁺聚合離子．該水解反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（5）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)我國質(zhì)量標準，產(chǎn)品中不得含有Fe²⁺及NO₃^-．為檢驗所得產(chǎn)品中是否含有Fe²⁺，應(yīng)使用的試劑為

 

（填字母）．
A．氯水　　B．KSCN溶液　　C．NaOH溶液　　D．酸性KMnO₄溶液．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）Fe為活潑金屬，可與酸反應(yīng)，氧化鐵與酸反應(yīng)生成鐵離子，鐵離子可以氧化Fe；
（2）要制備硫酸亞鐵，應(yīng)與硫酸鋁分離，根據(jù)沉淀的pH選擇；攪拌可以加快反應(yīng)速率；
（3）依據(jù)流程分析判斷，反應(yīng)Ⅱ是亞硝酸根離子氧化亞鐵離子便于鐵離子沉淀分離，流程產(chǎn)物分析可知O₂與NaNO₂在反應(yīng)中做氧化劑；依據(jù)電子守恒計算；
（4）根據(jù)反應(yīng)物和生成物判斷離子方程式，F(xiàn)e（OH）²⁺水解顯酸性，據(jù)電荷守恒可寫出該反應(yīng)的離子方程式；
（5）亞鐵離子具有還原性能使酸性高錳酸鉀溶液褪色．

解答： 解：（1）Fe為活潑金屬，可與酸反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，氧化鐵與酸反應(yīng)生成硫酸銅，F(xiàn)e₂（SO₄）₂可以氧化Fe，化學(xué)方程式為：Fe+Fe₂（SO₄）₂=2FeSO₄，
故答案為：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑、Fe+Fe₂（SO₄）₂=2FeSO₄；
（2）由題意可知，過量廢鐵屑溶于稀硫酸得FeSO₄、Al₂（SO₄）₃混合溶液，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，向混合溶液中加入少量NaHCO₃，沉淀Al3+而不沉淀Fe²⁺，反應(yīng)方程式為Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，制備硫酸亞鐵，應(yīng)與硫酸鋁分離，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH生成Al（OH）₃，要避免生成應(yīng)Fe（OH）₂沉淀，控制pH在4.4～7.5之間；工藝中攪拌作用是加快反應(yīng)速率，
故答案為：Al³⁺；加快反應(yīng)速率；
（3）反應(yīng)Ⅱ是亞硝酸根離子氧化亞鐵離子生成NO和三價鐵離子，其離子方程式為Fe²⁺+NO₂^-+2 H⁺=Fe³⁺+NO↑+H₂O，流程產(chǎn)物分析可知O₂與NaNO₂在反應(yīng)中做氧化劑；n（O₂）=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，則得到電子0.5mol×4=2mol，1molNaNO₂被還原生成NO，化合價由+3價降低到+2價，得到2mol電子，NaNO₂的物質(zhì)的量為 2mol，
故答案為：Fe²⁺+NO₂^-+2 H⁺=Fe³⁺+NO↑+H₂O；氧化劑；2mol；
（3）Fe（OH）²⁺離子可部分水解生成Fe₂（OH）₄²⁺聚合離子，根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）²⁺+2H₂O═Fe₂（OH）₄²⁺+2H⁺，
故答案為：2Fe（OH）²⁺+2H₂O═Fe₂（OH）₄²⁺+2H⁺；
（5）亞鐵離子具有還原性能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以用酸性KMnO₄溶液檢驗Fe²⁺，故答案為：D．

點評：本題考查制備原理的設(shè)計，題目難度中等，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和題給信息判斷可能發(fā)生的反應(yīng)，方程式的書寫為解答該題的難點，也是易錯點，注意體會書寫方法．