Question

碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。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见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3	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）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH在        范围内，使溶液中的      离子沉淀。

（2）反应Ⅱ中加入NaNO₂，反应的离子方程式为                         。

（3）在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，若参与反应的O₂有5.6 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，Fe(OH)²⁺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Fe²⁺及NO₃^－。为检验所得产品中是否含有Fe²⁺，应使用的试剂为         。

A．氯水       B．KSCN溶液        C．NaOH溶液        D．K₃Fe(CN)₆溶液

Answer

（1）4.4—7.5（2分） Al3+ （2分）

（2）2H+ + Fe2++ NO2- = Fe3+ + NO↑ + H2O （2分）

（3）1 mol （2分）

（4）2Fe(OH)2+ +2H2OFe2(OH)42+ + 2H+ （2分）

（5）D （2分）

【解析】

试题分析：废铁屑中含有少量氧化铝、氧化铁等，将过量废铁屑加入稀硫酸中，发生反应 Fe+H2SO4 =FeSO4+H2 ↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4，然后反应I中加入NaHCO3并搅拌，调节溶液的pH，发生反应Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑，所以滤渣中成分是Al(OH)3，过滤得到硫酸亚铁，向硫酸亚铁溶液中加入稀硫酸和NaNO2，酸性条件下，NaNO2和FeSO4发生氧化还原反应生成铁离子、NO，将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁，据此回答。

（1）根据氢氧化物沉淀所需要的pH可知，pH在4.4-7.5之间能将铝离子转化为Al(OH)3沉淀，而亚铁离子不能生成沉淀，所以加入少量NaHCO3的目的是调节pH在4.4—7.5范围内，使溶液中的Al3＋沉淀。

（2）酸性条件下，亚硝酸钠具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原生成NO，则发生反应的离子方程式为2H+ + Fe2++ NO2- = Fe3+ + NO↑ + H2O。

（3）在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，若参与反应的O2有5.6L（标准状况），反应过程中提供电子相等，则相当于节约NaNO2的物质的量=5.6L÷22.4L/mol×4=1mol。

（4）碱式硫酸铁溶于水后产生Fe(OH)2+离子，Fe(OH)2+ 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2Fe(OH)2+ +2H2OFe2(OH)42+ + 2H+。

（5）亚铁离子具有还原性，能被强氧化剂氧化生成铁离子，反应过程中颜色变化明显的效果最佳，A．氯水为黄绿色，氯水将亚铁离子氧化为铁离子，溶液呈黄色，颜色变化不明显，A项不选；B．KSCN溶液和亚铁离子不反应，没有颜色变化，B项不选；C．NaOH溶液和亚铁离子反应生成白色沉淀，铁离子和氢氧根离子反应生成红褐色沉淀，掩盖氢氧化亚铁颜色，C项不选；D. K3Fe(CN)6溶液与Fe2＋能反应生成蓝色溶液，现象明显，D项选，答案选D。

考点：考查工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程分析。