Question

(14分)堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO₄]是一種新型高效絮凝劑，常用于污水處理，在醫療上也可用于治療消化性潰瘍出血。工業上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁等)生產堿式硫酸鐵的工藝流程如下所示：

部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如表所示：

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

請回答下列問題：
（1）加入少量NaHCO₃的目的是調節溶液的pH，除去Al^3＋，①pH的范圍__________，②寫出可能發生的離子方程式：________________。
（2）在實際生產中，反應Ⅱ中常同時通入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________。
（3）堿式硫酸鐵溶于水后產生的Fe(OH)^2＋可部分水解生成Fe₂(OH)，該水解反應的離子方程式為________________________________________________________________。
Fe(OH)₃的K_sp=____________。（提示，開始沉淀c(Fe³⁺)濃度為1.0×10^-5mol/L）
（4）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NO。為檢驗所得的產品中是否含有Fe^2＋，應使用的試劑為________。

Answer 1

（1）①4.4～7.5�、贖^＋＋HCO===CO₂↑＋H₂O，Al^3＋＋3HCO===Al(OH)₃↓＋3CO₂↑
（2）氧化劑　2 mol
（3）2Fe(OH)^2＋＋2H₂OFe₂(OH)＋2H^＋；10^-37.4
（4）酸性KMnO₄溶液或鐵氰化鉀。

試題分析：（1）根據工藝流程可知加NaHCO₃除去Al^3＋保留Fe^2＋，因而要控制pH使Al^3＋完全沉淀，而Fe^2＋不沉淀。（2）反應Ⅱ中通入的O₂與NaNO₂均作氧化劑，根據得失電子守恒，可以計算出標準狀況下11.2 L O₂與2 mol NaNO₂得到的電子數相等。（3）依據原子守恒及電荷守恒可以寫出Fe(OH)^2＋水解生成Fe₂(OH)的離子方程式：2Fe(OH)^2＋＋2H₂OFe₂(OH)＋2H^＋。pH=3.2時完全沉淀，c(H⁺)=10^-3.2mol/L，c(OH^-)=10^-10.8mol/L，K_sp=c(Fe³⁺)·c³(OH^-)=10^-5×(10^-10.8)³=10^-37.4。（4）因產品中含Fe^3＋，可以用酸性KMnO₄溶液檢驗Fe^2＋的存在，如含有Fe^2＋，則滴入幾滴酸性KMnO₄溶液后，溶液的紫色會褪去，否則不褪色。也可用鐵氰化鉀，溶液出現藍色沉淀含有Fe²⁺，否則不產生藍色沉淀