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如下表：

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）反应Ⅰ中发生的氧化还原反应的化学方程式为                          。
（2）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH，使溶液中的________(填“Fe^3＋”、“Fe^2＋”或“Al^3＋”)沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是______________________。
（3）反应Ⅱ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与NaNO₂在反应中均作____     ____。若参与反应的O₂有11.2 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，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Fe^2＋及NO₃^-。为检验所得产品中是否含有Fe^2＋，应使用的试剂为________(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＋　加快反应速率(或使反应物充分接触，意思相近均给分)
（3） Fe²⁺ + NO₂^- + 2 H⁺ = Fe³⁺ + NO↑ + H₂O  ；氧化剂； 2 mol
（4） 2Fe(OH)^2＋＋2H₂OFe₂(OH)₄²⁺＋2H^＋   
（5）D（多选0分）

解析试题分析：（1）根据题意及流程图分析知，反应Ⅰ中发生的反应为Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂(SO₄)₃+3H₂O，Fe₂O₃+3H₂SO₄= Fe₂(SO₄)₂+3H₂O， Fe + Fe₂(SO₄)₂ = 2FeSO₄，Fe +H₂SO₄(稀)=FeSO₄+H₂↑，其中属于氧化还原反应的为Fe + Fe₂(SO₄)₂ = 2FeSO₄，（Fe +H₂SO₄(稀)=FeSO₄+H₂↑）；（2）根据题意及流程图分析知，反应Ⅰ后溶液的成分为硫酸亚铁和硫酸铝的混合溶液，经搅拌、过滤后得硫酸亚铁溶液，所以加入少量NaHCO₃的目的是调节pH，使溶液中的Al^3＋沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是加快反应速率；（3）由题给信息知，反应Ⅱ中NaNO₂中氮元素的化合价由反应前的+3价降为反应后NO中的+2，则硫酸亚铁中铁元素的化合价必然升高，由Fe²⁺转化为Fe³⁺，反应的离子方程式为Fe²⁺ + NO₂^- + 2 H⁺ = Fe³⁺ + NO↑ + H₂O，反应Ⅱ的目的是利用氧化剂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，O₂与NaNO₂在反应中做氧化剂；n（O₂）=0.5mol，则得到电子0.5mol×4=2mol，1molNaNO₂被还原生成NO，化合价由+3价降低到+2价，得到1mol电子，根据得失电子数目相等知，节约NaNO₂的物质的量为 2mol；（4）[Fe（OH）]²⁺离子，可部分水解生成[Fe₂（OH）₄]²⁺聚合离子，根据电荷守恒和质量守恒可写出反应的离子方程式为
2[Fe（OH）]²⁺+2H₂O=[Fe₂（OH）₄]²⁺+2H⁺；（5）A、氯水可以氧化亚铁离子为铁离子，溶液颜色变化不明显，不能检验亚铁离子，错误；B、KSCN溶液和亚铁离子混合无现象发生，不能检验亚铁离子，错误；C、NaOH溶液加入和铁离子反应生成红褐色沉淀不能检验是否存在亚铁离子，错误；D、在含有Fe³⁺的溶液中检验Fe²⁺，应选用酸性KMnO₄溶液，现象明显，酸性KMnO₄溶液氧化亚铁离子高锰酸钾溶液褪色，正确，选D。
考点：以化学工艺流程为载体考查物质的制备和分离、氧化还原反应及化学方程式的书写。