Question

（12分）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
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)工业上常用一定浓度的纯碱溶液清洗铁屑，目的是           。   

(2)加入少量NaHCO₃的目的是调节溶液的pH至 a，a的范围是        。

(3)已知室温下，Al(OH)₃的Ksp=1.3×10^-33，当pH=5时，溶液中c(Al³⁺)=       

(4)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11.2L（标准状况），则相当于节约NaNO₂的物质的量为              ；O₂参与反应的离子方程式为              

(5)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               。

 

Answer 1

【答案】

(1)除去油污（2分）

（2）4.4<a<7.5 （2分）

（3） 1.3×10^-6 mol/L （2分）

（4）2mol（2分）     4Fe²⁺+4H⁺＋O₂=4Fe³⁺＋2H₂O  （2分）

（5）2Fe(OH)²⁺＋2H₂OFe₂(OH)₄²⁺＋2H⁺   （2分）

【解析】

试题分析：(1)纯碱溶液清洗可以除去铁屑表面的油污，有利于铁与硫酸反应。(2)溶液中含有Fe²⁺、Fe³⁺和Al³⁺，该过程需要将Fe³⁺和Al³⁺沉淀，但是不能沉淀Fe²⁺，故应调节溶液的pH的范围至4.4～7.5 。（3）Al(OH)₃的Ksp=c(Al³⁺)×c(OH^－)³=1.3×10^-33，而当pH=5时，c(OH^－)=1×10^－9mol/L ，故c(Al³⁺)=1.3×10^-6 mol/L 。(4)节约NaNO₂的物质的量为2mol，可根据两个反应的方程式计算。O₂参与反应的离子方程式为4Fe²⁺+4H⁺＋O₂=4Fe³⁺＋2H₂O。（5）水解反应离子式为2Fe(OH)²⁺＋2H₂OFe₂(OH)₄²⁺＋2H⁺ 。

考点：制备实验的基本操作，简单的化学计算，离子反应式书写

点评：本题属于化工生产题目，结合铁变价金属的特殊性，进行解题，同时将PH与溶解平衡想联系，关键点在于氢氧根离子的浓度，每个小题都是不同的知识点，可以逐一击破。