Question

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

已知：部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)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(wèn)題：
（1）反應(yīng)Ⅰ中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為                          。
（2）加入少量NaHCO₃的目的是調(diào)節(jié)pH，使溶液中的________(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(yīng)Ⅱ的離子方程式為                          ___。在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)Ⅱ常同時(shí)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________。
（4）堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)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(yīng)的離子方程式為____________________________。
（5）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(guó)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品中不得含有Fe^2＋及NO₃^-。為檢驗(yàn)所得產(chǎn)品中是否含有Fe^2＋，應(yīng)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

（1） Fe + Fe₂(SO₄)₂ = 2FeSO₄
（2）Al^3＋　加快反應(yīng)速率(或使反應(yīng)物充分接觸，意思相近均給分)
（3） Fe²⁺ + NO₂^- + 2 H⁺ = Fe³⁺ + NO↑ + H₂O  ；氧化劑； 2 mol
（4） 2Fe(OH)^2＋＋2H₂OFe₂(OH)₄²⁺＋2H^＋   
（5）D（多選0分）

試題分析：（1）根據(jù)題意及流程圖分析知，反應(yīng)Ⅰ中發(fā)生的反應(yīng)為Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+3H₂O，F(xiàn)e₂O₃+3H₂SO₄= Fe₂(SO₄)₂+3H₂O， Fe + Fe₂(SO₄)₂ = 2FeSO₄，F(xiàn)e +H₂SO₄(稀)=FeSO₄+H₂↑，其中屬于氧化還原反應(yīng)的為Fe + Fe₂(SO₄)₂ = 2FeSO₄，（Fe +H₂SO₄(稀)=FeSO₄+H₂↑）；（2）根據(jù)題意及流程圖分析知，反應(yīng)Ⅰ后溶液的成分為硫酸亞鐵和硫酸鋁的混合溶液，經(jīng)攪拌、過(guò)濾后得硫酸亞鐵溶液，所以加入少量NaHCO₃的目的是調(diào)節(jié)pH，使溶液中的Al^3＋沉淀。該工藝流程中“攪拌”的作用是加快反應(yīng)速率；（3）由題給信息知，反應(yīng)Ⅱ中NaNO₂中氮元素的化合價(jià)由反應(yīng)前的+3價(jià)降為反應(yīng)后NO中的+2，則硫酸亞鐵中鐵元素的化合價(jià)必然升高，由Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，反應(yīng)的離子方程式為Fe²⁺ + NO₂^- + 2 H⁺ = Fe³⁺ + NO↑ + H₂O，反應(yīng)Ⅱ的目的是利用氧化劑將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，O₂與NaNO₂在反應(yīng)中做氧化劑；n（O₂）=0.5mol，則得到電子0.5mol×4=2mol，1molNaNO₂被還原生成NO，化合價(jià)由+3價(jià)降低到+2價(jià)，得到1mol電子，根據(jù)得失電子數(shù)目相等知，節(jié)約NaNO₂的物質(zhì)的量為 2mol；（4）[Fe（OH）]²⁺離子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合離子，根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式為
2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O=[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺；（5）A、氯水可以氧化亞鐵離子為鐵離子，溶液顏色變化不明顯，不能檢驗(yàn)亞鐵離子，錯(cuò)誤；B、KSCN溶液和亞鐵離子混合無(wú)現(xiàn)象發(fā)生，不能檢驗(yàn)亞鐵離子，錯(cuò)誤；C、NaOH溶液加入和鐵離子反應(yīng)生成紅褐色沉淀不能檢驗(yàn)是否存在亞鐵離子，錯(cuò)誤；D、在含有Fe³⁺的溶液中檢驗(yàn)Fe²⁺，應(yīng)選用酸性KMnO₄溶液，現(xiàn)象明顯，酸性KMnO₄溶液氧化亞鐵離子高錳酸鉀溶液褪色，正確，選D。