Question

堿式硫酸鐵Fe（OH）SO₄對(duì)水中的懸浮物、有機(jī)物、硫化物、重金屬等都能絮凝，工業(yè)上常用硫酸亞鐵法制備，工藝流程如圖所示：

已知：Fe³⁺沉淀完全時(shí)的pH=3.1，F(xiàn)e²⁺沉淀完全時(shí)的pH=9.7
（1）請寫出溶解過程中加快溶解速率和提高浸出率的兩點(diǎn)措施：

 

，

 

．
（2）加入硫酸的作用是控制體系的pH值，若硫酸加入量過小，反應(yīng)體系酸度太低，容易生成

 

沉淀；若硫酸加入量過大，不利于產(chǎn)品形成，試從平衡移動(dòng)的角度分析原因是

 

 

．
（3）氧化過程中生成的氣體遇空氣變紅棕色．寫出氧化過程發(fā)生的離子方程式：

 

．
（4）流程圖中的“系列操作”包括

 

，

 

，過濾，洗滌，烘干．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）升高溫度能提高物質(zhì)的溶解性和加速溶解，攪拌可加速物質(zhì)的溶解；
（2）Fe³⁺沉淀完全時(shí)的pH=3.1，若酸度太低，堿性增強(qiáng)，易生成氫氧化鐵沉淀；若加入硫酸過大，氫離子濃度增大，會(huì)中和Fe（OH）SO₄中的氫氧根離子，不利于堿式硫酸鐵的生成；
（3）氧化過程中生成的氣體遇空氣變紅棕色，說明亞硝酸鈉被還原為NO氣體，亞硝酸鈉在酸溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和電荷守恒，原子守恒配平寫出方程式；
（4）從溶液中獲得晶體需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶．

解答： 解：（1）可通過升高溫度提高硫酸亞鐵的溶解度，或通過攪拌加速溶解，延長溶解時(shí)間使更多硫酸亞鐵溶解；
故答案為：適當(dāng)升溫、充分?jǐn)嚢�；延長溶解時(shí)間；
（2）Fe³⁺沉淀完全時(shí)的pH=3.1，若酸度太低，堿性增強(qiáng)，易生成氫氧化鐵沉淀；若加入硫酸過大，氫離子濃度增大，會(huì)中和Fe（OH）SO₄電離的氫氧根離子，
Fe（OH）SO₄?Fe²⁺+2OH^-+SO₄^2-，使電離平衡向右移動(dòng)，不利于堿式硫酸鐵的生成；
故答案為：Fe（OH）₃沉淀；過量的硫酸與Fe（OH）SO₄電離出來的OH^-中和，使電離平衡向右移動(dòng)；
（3）亞硝酸根在酸溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為NO氣體，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和電荷守恒，原子守恒寫出反應(yīng)的離子方程式為：
Fe²⁺+NO₂^-+SO₄^2-+H⁺=Fe（OH）SO₄+NO↑；
故答案為：Fe²⁺+NO₂^-+SO₄^2-+H⁺=Fe（OH）SO₄+NO↑；
（4）母液經(jīng)蒸發(fā)濃縮至溶液表面剛出現(xiàn)薄層的結(jié)晶為止，冷卻結(jié)晶，得到堿式硫酸鐵；
故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶．

點(diǎn)評(píng)：本題考查工藝流程、對(duì)條件的控制選擇、物質(zhì)的分離提純等，理解工藝流程原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用能力，題目難度中等．