Question

（14分）碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]可用作净水剂、媒染剂、颜料和药物。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等），生产碱式硫酸铁的部分工艺如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

（1）反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式是__________。

（2）反应II中加入NaHCO₃调节体系的pH在____范围内。

（3）反应III中生成的气体遇空气变红棕色，则III中发生反应的离子方程式是_________ 。

（4）反应III中通入氧气可减少NaNO₂的用量，若消耗1mol氧气可节约n(NaNO₂)=____mol。

（5）用硫酸可知体系的pH。若硫酸加入量过小，溶液生成沉淀；若硫酸加入量过大，不利于产品形成，用化学平衡移动原理分析其原因是_________。

（6）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)²⁺离子可发生水解生成Fe₂(OH)₄²⁺聚合离子，该水解反应的离子方程式是____________。

Answer

（1）Fe+2H+=Fe2++H2↑；Fe+2Fe3+=3Fe2+；（2）4.4—7.5 ；

（3）Fe2++NO2-+2H+=Fe3++NO↑+H2O；（4）4 ；

（5）Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，若硫酸量过小，c(H+)过低，平衡正向移动，会生成Fe(OH)3沉淀；若硫酸加入量过大，平衡逆向移动，溶液中c(OH-)过小，不利于产物形成；

（6）2Fe(OH)2++2H2OFe2(OH)42++2H+

【解析】

试题分析：（1）氧化铝、氧化铁与硫酸反应产生硫酸铝、硫酸铁，硫酸铁与Fe发生氧化还原反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+；过量的铁粉与硫酸反应产生硫酸亚铁和氢气，所以反应I中发生的氧化还原反应的离子方程式是Fe+2H+=Fe2++H2↑；Fe+2Fe3+=3Fe2+；（2）经过反应I后的溶液中含有Al3+、Fe2+，为了使杂质离子Al3+除去，又不使溶液中的Fe3+变为沉淀出去，要加入NaHCO3调节体系的pH在在4.4—7.5 ；范围内；这时形成Al(OH)3沉淀，将其过滤除去，向滤液中加入NaNO2、硫酸，发生氧化还原反应：Fe2++NO2-+2H+=Fe3++NO↑+H2O；（4）根据得失电子数目相等，由于1mol的NaNO2在反应中可以得到1mol电子，1mol氧气能够得到4mol的电子，所以反应III中通入氧气可减少NaNO2的用量，若消耗1mol氧气可节约n(NaNO2)=4mol。（5）用硫酸可知体系的pH。若硫酸加入量过小，溶液生成沉淀；若硫酸加入量过大，不利于产品形成，这是由于Fe3+在溶液中会发生水解反应：Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+，若硫酸量过小，c(H+)过低，平衡正向移动，会生成Fe(OH)3沉淀；若硫酸加入量过大，平衡逆向移动，溶液中c(OH-)过小，不利于产物形成；（6）碱式硫酸铁溶于水后生成的Fe(OH)2+离子可发生水解反应生成Fe2(OH)42+聚合离子，则该水解反应的离子方程式是2Fe(OH)2++2H2OFe2(OH)42++2H+。

考点：考查反应条件的控制、盐的水解、化学方程式和离子方程式的书写的知识。