Question

【題目】工業上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]工藝流程如下：

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I溶液中存在的金屬陽離子有___________________________。

（2）加入少量NaHCO3的目的是調節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Ⅱ的離子方程式為 ____________________________。在實際生產中，反應Ⅱ常同時通入O2以減少NaNO2的用量，O2與NaNO2在反應中均作______________。若參與反應的O2有11.2 L(標準狀況)，則相當于節約NaNO2的物質的量為________。

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

（5）在醫藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應制備堿式硫酸鐵。根據我國質量標準，產品中不得含有Fe2＋及NO3－。為檢驗所得產品中是否含有Fe2＋，應使用的試劑為________(填字母)。

A. 氯水　　B. KSCN溶液　　C. NaOH溶液　　D. 酸性KMnO4溶液

Answer 1

【答案】 Fe2＋、Al3＋ Al3＋ 加快反應速率（或使反應物充分接觸） Fe2＋＋NO2－＋2H＋＝Fe3＋＋NO↑＋H2O 氧化劑 2mol 2[Fe(OH)]2＋＋2H2O [Fe2(OH)4]2＋＋2H＋ D

【解析】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，發生反應 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3 +3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3 +3H2O、Fe2(SO4)3 +Fe=3FeSO4，然后反應I中加入NaHCO3并攪拌，調節溶液的pH，發生反應Al3＋+3HCO3－=Al(OH)3 ↓+3CO2↑，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發生氧化還原反應生成鐵離子、NO，將溶液蒸發濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵。

（1）反應I溶液中存在的金屬陽離子有Fe2＋、Al3＋ ；（2）根據氫氧化物沉淀需要的pH知，在pH在4.4-7.5之間將鋁離子轉化為Al(OH)3 沉淀，而亞鐵離子不能生成沉淀，加入少量NaHCO3的目的是調節pH，使溶液中的Al3＋ ；該工藝流程中“攪拌”的作用是：加快反應速率（或使反應物充分接觸）；（3）酸性條件下，亞硝酸鈉具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原生成NO，所以反應Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化Fe2＋，發生反應的離子方程式為 2H＋+Fe2＋+NO2－=Fe3＋+NO↑+H2O；在實際生產中，反應Ⅱ常同時通入O2以減少NaNO2的用量，若參與反應的O2有11.2L（標準狀況），反應過程中提供電子相等，則相當于節約NaNO2的物質的量=（11.2L/22.4L·mol－1）×4/1=2mol；（4）堿式硫酸鐵溶于水后產生的Fe(OH)2＋離子，可部分水解生成Fe2(OH)42－聚合離子，該水解反應的離子方程式為2[Fe(OH)]2＋＋2H2O [Fe2(OH)4]2＋＋2H＋；（5）亞鐵離子具有還原性，能被強氧化劑氧化生成鐵離子，反應過程中顏色變化明顯的效果最佳，A．氯水為黃綠色，Cl2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，沒有顏色變化，故B不選；C．NaOH溶液和亞鐵離子反應生成白色沉淀，鐵離子和氫氧根離子反應生成紅褐色沉淀，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，現象明顯，故D選；故選D。