Question

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]的工藝流程如下：

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）加入過量廢鐵屑的目的是                        。
（2）加入少量NaHCO₃的目的是調節pH，使溶液中的____（選填“Fe^3＋”、“Fe^2＋”或“Al^3＋”）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Fe^2＋及NO。為檢驗所得產品中是否含有Fe^2＋，應使用的試劑為       。
A．氯水     B．KSCN溶液      C．NaOH溶液      D．酸性KMnO₄溶液
（6）將11.9 g Mg、Al、Fe組成的合金溶于足量的NaOH溶液中，合金質量減少了2.7 g。另取等質量的合金溶于過量稀硝酸中，生成了6.72 L（標準狀況下）NO，向反應后的溶液中加入適量NaOH溶液恰好使Mg^2＋、Al^3＋、Fe^3＋完全轉化為沉淀，則沉淀質量為       。
A．22.1 g      B．27.2 g      C．30 g        D．無法確定

Answer 1

（1）使硫酸充分反應掉、提高硫酸利用率或使Fe³⁺盡可能轉化為Fe²⁺（2分，答對一點即可得2分，其它合理答案也可）
（2）Al³⁺　（1分） 加快反應速率（或使反應物充分接觸）（1分，意思相近均給分）
（3）Fe²⁺ + NO₂^- + 2H⁺ = Fe³⁺ + NO↑ + H₂O （2分，漏反應條件或“↑”扣1分；未配平扣1分）；氧化劑（1分）； 2 mol（1分）
（4）2Fe(OH)^2＋＋2H₂OFe₂(OH)＋2H^＋（2分，寫成等號扣1分；未配平扣1分）  
（5）D（2分，多選0分）
(6)B（3分）

解析試題分析：（1）加入過量廢鐵屑的目的是使硫酸充分反應掉、提高硫酸利用率或使Fe³⁺盡可能轉化為Fe²⁺
(2)加入廢鐵屑后得到的溶液含硫酸亞鐵、硫酸鋁，根據沉淀對pH的選擇，加入碳酸氫鈉應先沉淀Al³⁺，該工藝流程中“攪拌”的作用是加快反應速率，使反應充分；
（3）反應Ⅱ為亞鐵離子被亞硝酸鹽氧化的反應，離子方程式為Fe²⁺+NO₂^-+2H⁺ =Fe³⁺+NO↑+H₂O；反應Ⅱ常同時通入O₂以減少NaNO₂的用量，O₂與NaNO₂在反應中均作氧化劑，若參與反應的O₂有11.2 L（標準狀況），則轉移電子的物質的量為2mol，反應中1mol NaNO₂轉移電子的物質的量為1mol，所以相當于節約NaNO₂2mol；
(4)根據題目所給信息，Fe(OH)^2＋離子部分水解生成Fe₂(OH)₄²⁺聚合離子，溶液呈酸性，水解的離子方程式為2Fe(OH)^2＋＋2H₂OFe₂(OH)＋2H^＋
（5）A、氯水氧化亞鐵離子為鐵離子，溶液顏色變化不明顯，不易作檢驗亞鐵離子的試劑；B、KSCN溶液與亞鐵離子不反應，錯誤；C、氫氧化鈉溶液與溶液中的鐵離子反應生成紅褐色沉淀，不能檢驗溶液中是否含亞鐵離子，錯誤；D、亞鐵離子能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，可作檢驗亞鐵離子的試劑，答案選D。
（6）根據元素守恒，沉淀質量比原固體多了氫氧根離子，由題目可知與足量稀硝酸反應，生成0.3mol的NO，轉移電子的物質的量是0.9mol，而反應后的溶液與氫氧化鈉溶液反應生成的沉淀中氫氧根離子的個數與轉移電子數相同，所以沉淀中Al、Mg、Fe的氫氧根離子的物質的量是0.9mol，所以沉淀的質量是11.9g+0.9mol×17g/mol=27.2g，答案選B。
考點：考查對物質制備的分析能力，離子方程式的書寫，元素守恒、得失電子守恒規律的應用，亞鐵離子的檢驗