Question

【題目】一種以含鈷廢催化劑（含Co、Fe、FeO、Fe2O3以及不溶于酸的雜質）制備氯化鈷晶體與黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]的工藝如下：

已知：KMnO4的氧化性強，可以氧化HBr、HCl、Fe2+等。

（1）“氧化”“成礬”需在加熱條件下進行。“氧化”時反應的離子方程式為____。實驗中能否選用KMnO4溶液檢驗Fe2+是否完全氧化，____（填“能”或“不能”），理由是____。

（2）該條件下，若用H2O2作氧化劑，實際H2O2的用量比理論用量要多，重要原因之一是H2O2發生了分解。該條件下H2O2分解較快的原因是：① ____；②____。

（3）成礬過程中反應的離子方程式為____。檢驗成礬是否完全的實驗操作是____。

Answer 1

【答案】6Fe2+ + ClO3- + 6H+ 6Fe3+ + Cl- + 3H2O 否 反應后的溶液中有Cl-和H+，也會使KMnO4溶液褪色 溫度升高，H2O2分解速率加快 Fe2+的催化作用使H2O2分解速率加快（或答Fe3+的催化作用） 2Na+ + 6Fe3+ + 4SO42- + 6CO32- + 6H2O Na2Fe6(SO4)4(OH)12 + 6CO2 取上層清液，向其中加入KSCN溶液，若溶液不變紅，則已成礬完全

【解析】

根據流程中發生的理化變化、結合物質的性質、應用化學反應原理解答問題。

(1)含鈷廢催化劑經“酸溶”、“過濾I”所得濾液中有FeSO4、Fe2(SO4)3等，而“過濾II”所得黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]中鐵為+3價。故“氧化”是將Fe2+變成Fe3+，反應的離子方程式為6Fe2+ + ClO3- + 6H+ 6Fe3+ + Cl- + 3H2O。“氧化”后溶液中有Cl-和H+，能使KMnO4溶液褪色，故不能用KMnO4溶液檢驗Fe2+是否完全氧化。

(2)用H2O2氧化Fe2+時，H2O2分解較快。從影響反應速率的因素分析原因：“氧化”在加熱條件下進行，溫度升高，H2O2分解速率加快； Fe2+或Fe3+的催化作用使H2O2分解速率加快。

(3)“成礬”時生成黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]，其中Fe3+ 、SO42- 來自氧化后的溶液、Na+ 來自NaClO3和Na2CO3、OH-只能來自CO32-水解。反應的離子方程式為 2Na+ + 6Fe3+ + 4SO42- + 6CO32- + 6H2O Na2Fe6(SO4)4(OH)12↓ + 6CO2↑。檢驗“成礬”是否完全，即檢驗成礬時Fe3+是否完全沉淀。實驗操作是：取上層清液，向其中加入KSCN溶液，若溶液不變紅，則成礬已完全。