Question

【題目】堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是重要的化工原料，工業上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、 氧化鐵等)生產堿式硫酸鐵的工藝流程如下：

已知：Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39 Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17 Ksp[Al(OH)3]=8×10-32(單位略)

(1)工業生產中，常將廢鐵塊處理為廢鐵屑，其目的是_______；用稀硫酸處理廢鐵屑的過程中______個氧化還原反應發生。

(2)加入碳酸氫鈉后，發生反應的主要離子方程式為_______。

(3)若要使沉淀完全(一般認為離子濃度小于10-5 molL-1即為沉淀完全)，溶液的pH為________；此溶液中亞鐵離子的物質的量濃度不高于_____molL-1才不會生成沉淀。

(4)從環保、產品純度角度分析.試劑a最好選擇下列物質中的_____(填字母代號)。

A NaClO B KNO3 C H2O2 D KMnO4

(5)若攪拌過程中NaHCO3過量，會產生FeCO3沉淀和大量氣泡，若將NaHCO3改為 Na2CO3過量時產生的沉淀為FeCO3和Fe(OH)2的混合物，試解釋混合物中有Fe(OH)2的原因___。

Answer 1

【答案】增大表面積，加快反應速率 2 Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑ 5.3 12.25 C 改為Na2CO3以后，由于Na2CO3溶液的堿性（或水解程度）比NaHCO3溶液的強，所以會生成Fe(OH)2

【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，反應后加入NaHCO3并攪拌，調節溶液的pH，發生反應Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑，所以固體a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氧化劑，酸性條件下，發生氧化還原反應生成鐵離子，將溶液蒸發濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵，以此解答該題。

(1)將廢鐵塊處理為廢鐵屑，固體表面積增大，可加快反應速率，涉及反應為Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4，有2個屬于氧化還原反應，即Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4；

(2)反應后加入NaHCO3并攪拌，調節溶液的pH，碳酸氫根和鋁離子雙水解，發生反應Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑；

(3)若要使A13+沉淀完全，Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=8×10-32，當c(Al3+)=10-5 molL-1時c(OH-)=mol/L=2×10-9mol/L，c(H+)=5×10-6mol/L，pH=5.3；根據Ksp[Fe(OH)2]= c(Fe2+)·c2(OH-)=4.9×10-17可知,此溶液中亞鐵離子的物質的量濃度不高于=12.25mol/L；

(4)從環保、產品純度角度分析，試劑a最好選擇過氧化氫即C選項，可避免生成雜質或污染性氣體；

(5)由于碳酸鈉水解程度比碳酸氫鈉大，溶液堿性較強，因此會生成Fe(OH)2。