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见下表：

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）加入少量NaHCO₃的目的是              ，该工艺中“搅拌”的作用是                 。

（2）反应Ⅱ中的离子方程式为                ，在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂的作用是                    。(用化学方程式表示)

（3）生产中碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在常温减压条件下的原因是                 。

（4）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           。(填写字母)

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

Answer

（1）调节pH，除去溶液中Al3+(使溶液中Al3+生成氢氧化物沉淀)；使反应物充分接触，加快反应速率，使反应充分进行

（2）Fe2+＋2H++NO2-= Fe3+＋NO↑+H2O；2H2O+4NO+O2=4HNO3(或2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O =2HNO3+NO)

（3）防止蒸发时温度过高，碱式硫酸铁进一步水解生成Fe(OH)3

（4）D

【解析】

试题分析：废铁屑中含少量氧化铝、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。

（1）加入少量NaHCO3的目的是调节pH，根据氢氧化物沉淀需要的pH知，在pH在4.4-7.5之间将铝离子转化为Al(OH)3沉淀，而亚铁离子不能生成沉淀，搅拌的目的是使反应物充分接触反应，加快反应速率，使反应充分进行故答案为：调节pH，使溶液中Al3+生成氢氧化物沉淀；使反应物充分接触反应，加快反应速率，使反应充分进行；

（2）反应Ⅱ中发生的反应是亚硝酸钠在酸性条件下将硫酸亚铁氧化，离子方程式为Fe2+＋2H++NO2-= Fe3+＋NO↑+H2O，在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2，氧气可以将NO氧化为硝酸，以减少NaNO2的用量和避免空气污染，反应方程式为2H2O+4NO+O2=4HNO3，故答案为：Fe2+＋2H++NO2-= Fe3+＋NO↑+H2O；2H2O+4NO+O2=4HNO3(或2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O =2HNO3+NO)；

（3）碱式硫酸铁溶液中的Fe3+能够水解，温度越高，水解程度越大，生产中蒸发时在常温减压条件下可以防止蒸发时温度过高，碱式硫酸铁进一步水解生成Fe(OH)3，故答案为：防止蒸发时温度过高，碱式硫酸铁进一步水解生成Fe(OH)3；

（4）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、氯水为浅黄绿色，氯将亚铁离子氧化为铁离子，溶液呈黄色，颜色变化不明显，故A不选；B、KSCN溶液和亚铁离子不反应，没有颜色变化，故B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，故C不选；D、酸性KMnO4溶液呈紫色，亚铁离子能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，现象明显，故D选；故选D。

考点：考查了物质的分离和提纯、氧化还原反应、难溶物的溶解平衡的相关知识。