Question

工業上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO₄]的工藝流程如下：

已知：部分陽離子以氫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	9.7	4.4

 
回答下列問題：
（1）反應Ⅰ中發生的氧化還原反應的化學方程式為                          。
（2）加入少量NaHCO₃的目的是調節pH，使溶液中的________(填“Fe^3＋”、“Fe^2＋”或“Al^3＋”)沉淀。該工藝流程中“攪拌”的作用是______________________。
（3）反應Ⅱ的離子方程式為                          ___。在實際生產中，反應Ⅱ常同時通入O₂以減少NaNO₂的用量，O₂與NaNO₂在反應中均作____     ____。若參與反應的O₂有11.2 L(標準狀況)，則相當于節約NaNO₂的物質的量為________。
（4）堿式硫酸鐵溶于水后產生的Fe(OH)^2＋離子，可部分水解生成Fe₂(OH)₄²⁺聚合離子。該水解反應的離子方程式為____________________________。
（5）在醫藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應制備堿式硫酸鐵。根據我國質量標準，產品中不得含有Fe^2＋及NO₃^-。為檢驗所得產品中是否含有Fe^2＋，應使用的試劑為________(填字母)。
A. 氯水　　B. KSCN溶液　　C. NaOH溶液　　D. 酸性KMnO₄溶液

Answer 1

（1） Fe + Fe₂(SO₄)₂ = 2FeSO₄
（2）Al^3＋　加快反應速率(或使反應物充分接觸，意思相近均給分)
（3） Fe²⁺ + NO₂^- + 2 H⁺ = Fe³⁺ + NO↑ + H₂O  ；氧化劑； 2 mol
（4） 2Fe(OH)^2＋＋2H₂OFe₂(OH)₄²⁺＋2H^＋   
（5）D（多選0分）

解析試題分析：（1）根據題意及流程圖分析知，反應Ⅰ中發生的反應為Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+3H₂O，Fe₂O₃+3H₂SO₄= Fe₂(SO₄)₂+3H₂O， Fe + Fe₂(SO₄)₂ = 2FeSO₄，Fe +H₂SO₄(稀)=FeSO₄+H₂↑，其中屬于氧化還原反應的為Fe + Fe₂(SO₄)₂ = 2FeSO₄，（Fe +H₂SO₄(稀)=FeSO₄+H₂↑）；（2）根據題意及流程圖分析知，反應Ⅰ后溶液的成分為硫酸亞鐵和硫酸鋁的混合溶液，經攪拌、過濾后得硫酸亞鐵溶液，所以加入少量NaHCO₃的目的是調節pH，使溶液中的Al^3＋沉淀。該工藝流程中“攪拌”的作用是加快反應速率；（3）由題給信息知，反應Ⅱ中NaNO₂中氮元素的化合價由反應前的+3價降為反應后NO中的+2，則硫酸亞鐵中鐵元素的化合價必然升高，由Fe²⁺轉化為Fe³⁺，反應的離子方程式為Fe²⁺ + NO₂^- + 2 H⁺ = Fe³⁺ + NO↑ + H₂O，反應Ⅱ的目的是利用氧化劑將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，O₂與NaNO₂在反應中做氧化劑；n（O₂）=0.5mol，則得到電子0.5mol×4=2mol，1molNaNO₂被還原生成NO，化合價由+3價降低到+2價，得到1mol電子，根據得失電子數目相等知，節約NaNO₂的物質的量為 2mol；（4）[Fe（OH）]²⁺離子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合離子，根據電荷守恒和質量守恒可寫出反應的離子方程式為
2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O=[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺；（5）A、氯水可以氧化亞鐵離子為鐵離子，溶液顏色變化不明顯，不能檢驗亞鐵離子，錯誤；B、KSCN溶液和亞鐵離子混合無現象發生，不能檢驗亞鐵離子，錯誤；C、NaOH溶液加入和鐵離子反應生成紅褐色沉淀不能檢驗是否存在亞鐵離子，錯誤；D、在含有Fe³⁺的溶液中檢驗Fe²⁺，應選用酸性KMnO₄溶液，現象明顯，酸性KMnO₄溶液氧化亞鐵離子高錳酸鉀溶液褪色，正確，選D。
考點：以化學工藝流程為載體考查物質的制備和分離、氧化還原反應及化學方程式的書寫。