Question

20．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]的工藝流程如圖：

已知部分陽離子以氧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	9.0	4.4

回答下列問題：
（1）加入過量廢鐵屑的目的是使鐵離子充分被還原為亞鐵離子，同時防止亞鐵離子被空氣中氧氣氧化（用離子方程式表示）；加入少量NaHCO₃的目的是Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；該工藝中“攪拌”的作用是使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)充分進(jìn)行；
（2）反應(yīng)Ⅱ中的離子方程式為Fe²⁺+2H⁺+NO₂^-=Fe³⁺+NO↑+H₂O，該流程中可以循環(huán)、回收利用的物質(zhì)是NO；
（3）生產(chǎn)堿式硫酸鐵溶液蒸發(fā)時需要在減壓條件下的原因是堿式硫酸鐵受熱易分解；
（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^-，為檢測所得產(chǎn)品中是否含有Fe²⁺，應(yīng)使用的試劑A．（填寫字母）

A．酸性KMnO4溶液　　　　　　B．KSCN溶液

C．氯水　　　　 　 D．NaOH溶液．

Answer 1

分析 廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等，將過量廢鐵屑加入稀硫酸中，發(fā)生反應(yīng) Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，然后反應(yīng)I中加入NaHCO₃并攪拌，調(diào)節(jié)溶液的pH，發(fā)生反應(yīng)Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，所以濾渣中成分是Al（OH）₃，過濾得到硫酸亞鐵，向硫酸亞鐵溶液中加入稀硫酸和NaNO₂，酸性條件下，NaNO₂和FeSO₄發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子、NO，將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵，
（1）加入過量廢鐵屑可以使鐵離子充分被還原為亞鐵離子，同時防止亞鐵離子被空氣中氧氣氧化，為了除去溶液里的Al³⁺，需要調(diào)節(jié)溶液的pH，促進(jìn)Al³⁺水解生成沉淀，通過過濾分離，操作過程中不斷攪拌是為了促進(jìn)反應(yīng)完全和加快反應(yīng)速率；
（2）反應(yīng)Ⅱ是NaNO₂氧化溶液里的Fe²⁺，產(chǎn)生NO和鐵離子；產(chǎn)生的NO與空氣中的氧氣反應(yīng)結(jié)合氫氧化鈉可生成亞硝酸鹽，進(jìn)行循環(huán)利用；
（3）堿式硫酸鐵受熱易分解，所以從堿式硫酸鐵溶液中獲得堿式硫酸鐵，蒸發(fā)時需要在減壓條件下；
（4）Fe²⁺有還原性，溶液顯淺綠色，可選擇氧化性的試劑并結(jié)合溶液顏色變化來檢驗(yàn)．

解答 解：廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等，將過量廢鐵屑加入稀硫酸中，發(fā)生反應(yīng) Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，然后反應(yīng)I中加入NaHCO₃并攪拌，調(diào)節(jié)溶液的pH，發(fā)生反應(yīng)Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，所以濾渣中成分是Al（OH）₃，過濾得到硫酸亞鐵，向硫酸亞鐵溶液中加入稀硫酸和NaNO₂，酸性條件下，NaNO₂和FeSO₄發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子、NO，將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵，
（1）加入過量廢鐵屑可以使鐵離子充分被還原為亞鐵離子，同時防止亞鐵離子被空氣中氧氣氧化，加入少量NaHCO₃的目的是調(diào)節(jié)pH，根據(jù)氫氧化物沉淀需要的pH知，在pH在4.4-7.5之間將鋁離子轉(zhuǎn)化為Al（OH）₃沉淀，而亞鐵離子不能生成沉淀，反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，攪拌的目的是使反應(yīng)物充分接觸反應(yīng)，
故答案為：使鐵離子充分被還原為亞鐵離子，同時防止亞鐵離子被空氣中氧氣氧化；Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；使反應(yīng)物充分接觸，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)充分進(jìn)行；
（2）反應(yīng)Ⅱ是NaNO₂氧化溶液里的Fe²⁺，產(chǎn)生NO和鐵離子，反應(yīng)的離子方程中式為Fe²⁺+2H⁺+NO₂^-=Fe³⁺+NO↑+H₂O，產(chǎn)生的NO與空氣中的氧氣反應(yīng)結(jié)合氫氧化鈉可生成亞硝酸鹽，進(jìn)行循環(huán)利用，
故答案為：Fe²⁺+2H⁺+NO₂^-=Fe³⁺+NO↑+H₂O；NO；
（3）堿式硫酸鐵受熱易分解，所以從堿式硫酸鐵溶液中獲得堿式硫酸鐵，蒸發(fā)時需要在減壓條件下，
故答案為：堿式硫酸鐵受熱易分解；
（4）亞鐵離子具有還原性，能被強(qiáng)氧化劑氧化生成鐵離子，反應(yīng)過程中顏色變化明顯的效果最佳，
A．酸性KMnO₄溶液呈紫色，亞鐵離子能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，現(xiàn)象明顯，故A選；            
B．KSCN溶液和亞鐵離子不反應(yīng)，沒有顏色變化，故B不選；      
C．氯水為淺黃綠色，氯將亞鐵離子氧化為鐵離子，溶液呈黃色，顏色變化不明顯，故C不選；      
D．NaOH溶液和亞鐵離子反應(yīng)生成白色沉淀，鐵離子和氫氧根離子反應(yīng)生成紅褐色沉淀，掩蓋氫氧化亞鐵顏色，故D不選；
故答案為：A．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生獲取信息及利用信息能力、分析能力、實(shí)驗(yàn)操作能力，注意題給信息的靈活運(yùn)用，知道常見離子的檢驗(yàn)方法及現(xiàn)象，題目難度中等．