Question

【題目】堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4 ]是一種新型高效絮凝劑，常用于污水處理，在醫(yī)療上也可用于治療消化性潰瘍出血。工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如下所示：

部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如表所示：

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

請回答下列問題：

（1）加入少量NaHCO3 的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH，除去Al3＋ ，①pH的范圍__________，②寫出可能發(fā)生的離子方程式：________________。

（2）在實際生產(chǎn)中，反應(yīng)Ⅱ中常同時通入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11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則相當(dāng)于節(jié)約NaNO2 的物質(zhì)的量為________。

（3）堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的Fe(OH)2＋ 可部分水解生成Fe2(OH)42－，該水解反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________。 Fe(OH)3 的Ksp =____________。（提示，開始沉淀c(Fe 3+ )濃度為1.0×10 -5 mol/L）

（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)我國質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品中不得含有Fe2＋ 及NO3－。為檢驗所得的產(chǎn)品中是否含有Fe2＋ ，應(yīng)使用的試劑為________。

Answer 1

【答案】4.4～7.5H＋＋HCO3－=CO2↑＋H2O，Al3＋＋3HCO3－=Al(OH)3↓＋3CO2↑氧化劑2mol2Fe(OH)2＋＋2H2OFe2(OH)42－＋2H＋10－37.4酸性KMnO4溶液或鐵氰化鉀

【解析】

（1）該工藝流程的目的為生產(chǎn)堿式硫酸鐵，廢鐵屑中含少量氧化鋁等雜質(zhì)，所以要除去Al保留Fe；加入稀硫酸發(fā)生反應(yīng)Ⅰ，則反應(yīng)Ⅰ所得溶液中含有Fe2+、Al3+、H+、SO42-等，加入少量NaHCO3調(diào)節(jié)pH，且控制pH使Al3＋ 完全沉淀，而Fe2 ＋ 不沉淀。根據(jù)表格數(shù)據(jù)可推斷，pH應(yīng)控制在4.4～7.5范圍內(nèi)。

故答案為：4.4～7.5；

（2）根據(jù)流程可知，反應(yīng)Ⅱ中硫酸亞鐵轉(zhuǎn)化為硫酸鐵，所以通入的O2 與NaNO2 均作氧化劑；若有11.2 L O2即0.5mol O2參與反應(yīng)，則轉(zhuǎn)移電子2mol；若用NaNO2作氧化劑，還原產(chǎn)物為NO，每mol NaNO2轉(zhuǎn)移1mol電子，所以標(biāo)況下11.2 L

O2 相當(dāng)于2mol NaNO2；

故答案為：2mol；

（3）根據(jù)已知信息：Fe(OH)2＋ 轉(zhuǎn)化為Fe2(OH)42－，F(xiàn)e元素化合價沒有發(fā)生改變，根據(jù)原子守恒可知：2 Fe(OH)2＋ →Fe2(OH)42－，根據(jù)電荷守恒可知，應(yīng)生成H＋。該反應(yīng)為部分水解，應(yīng)打“”，所以離子方程式應(yīng)為：2Fe(OH)2＋＋2H2OFe2(OH)42－＋2H＋；根據(jù)Fe(OH)3(s) Fe3+(aq)+3OH-(aq)，可得Ksp = c(Fe3+)×c3 (OH- )；pH=3.2時，F(xiàn)e3+開始沉淀，此時c(Fe 3+ )=1.0×10 -5 mol/L，c(H+ )=10 -3.2 mol/L，c(OH- )=10-10.8 mol/L，所以有，Ksp = c(Fe3+)×c3 (OH- )=10-5 ×(10-10.8 )3 =10-37.4 。

故答案為：2Fe(OH)2＋＋2H2OFe2(OH)42－＋2H＋；10-37.4；

（4）可以利用Fe2＋的還原性檢驗Fe2＋的存在，取少量待測液，則滴入幾滴酸性KMnO4 溶液后，若溶液的紫色褪去，則證明存在Fe2＋。也可用鐵氰化鉀，溶液出現(xiàn)若藍(lán)色沉淀，則證明含有Fe2+；

故答案為：酸性KMnO4溶液或鐵氰化鉀。