Question

工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列问题：

（1）反应Ⅰ中发生的氧化还原反应的化学方程式为                           。

（2）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH，使溶液中的________(填“Fe^3＋”、“Fe^2＋”或“Al^3＋”)沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是______________________。

（3）反应Ⅱ的离子方程式为                           ___。在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂与NaNO₂在反应中均作____      ____。若参与反应的O₂有11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO₂的物质的量为________。

（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)^2＋离子，可部分水解生成Fe₂(OH)₄²⁺聚合离子。该水解反应的离子方程式为____________________________。

（5）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe^2＋及NO₃^-。为检验所得产品中是否含有Fe^2＋，应使用的试剂为________(填字母)。

A. 氯水　　B. KSCN溶液　　C. NaOH溶液　　D. 酸性KMnO₄溶液

Answer

（1） Fe + Fe2(SO4)2 = 2FeSO4

（2）Al3＋ 加快反应速率(或使反应物充分接触，意思相近均给分)

（3） Fe2+ + NO2- + 2 H+ = Fe3+ + NO↑ + H2O   ；氧化剂； 2 mol

（4） 2Fe(OH)2＋＋2H2OFe2(OH)42+＋2H＋    

（5）D（多选0分）

【解析】

试题分析：（1）根据题意及流程图分析知，反应Ⅰ中发生的反应为Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O，Fe2O3+3H2SO4= Fe2(SO4)2+3H2O， Fe + Fe2(SO4)2 = 2FeSO4，Fe +H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑，其中属于氧化还原反应的为Fe + Fe2(SO4)2 = 2FeSO4，（Fe +H2SO4(稀)=FeSO4+H2↑）；（2）根据题意及流程图分析知，反应Ⅰ后溶液的成分为硫酸亚铁和硫酸铝的混合溶液，经搅拌、过滤后得硫酸亚铁溶液，所以加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的Al3＋沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是加快反应速率；（3）由题给信息知，反应Ⅱ中NaNO2中氮元素的化合价由反应前的+3价降为反应后NO中的+2，则硫酸亚铁中铁元素的化合价必然升高，由Fe2+转化为Fe3+，反应的离子方程式为Fe2+ + NO2- + 2 H+ = Fe3+ + NO↑ + H2O，反应Ⅱ的目的是利用氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+，O2与NaNO2在反应中做氧化剂；n（O2）=0.5mol，则得到电子0.5mol×4=2mol，1molNaNO2被还原生成NO，化合价由+3价降低到+2价，得到1mol电子，根据得失电子数目相等知，节约NaNO2的物质的量为 2mol；（4）[Fe（OH）]2+离子，可部分水解生成[Fe2（OH）4]2+聚合离子，根据电荷守恒和质量守恒可写出反应的离子方程式为

2[Fe（OH）]2++2H2O=[Fe2（OH）4]2++2H+；（5）A、氯水可以氧化亚铁离子为铁离子，溶液颜色变化不明显，不能检验亚铁离子，错误；B、KSCN溶液和亚铁离子混合无现象发生，不能检验亚铁离子，错误；C、NaOH溶液加入和铁离子反应生成红褐色沉淀不能检验是否存在亚铁离子，错误；D、在含有Fe3+的溶液中检验Fe2+，应选用酸性KMnO4溶液，现象明显，酸性KMnO4溶液氧化亚铁离子高锰酸钾溶液褪色，正确，选D。

考点：以化学工艺流程为载体考查物质的制备和分离、氧化还原反应及化学方程式的书写。