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）加入过量废铁屑的目的是                        。
（2）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH，使溶液中的____（选填“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NO。为检验所得产品中是否含有Fe^2＋，应使用的试剂为       。
A．氯水     B．KSCN溶液      C．NaOH溶液      D．酸性KMnO₄溶液
（6）将11.9 g Mg、Al、Fe组成的合金溶于足量的NaOH溶液中，合金质量减少了2.7 g。另取等质量的合金溶于过量稀硝酸中，生成了6.72 L（标准状况下）NO，向反应后的溶液中加入适量NaOH溶液恰好使Mg^2＋、Al^3＋、Fe^3＋完全转化为沉淀，则沉淀质量为       。
A．22.1 g      B．27.2 g      C．30 g        D．无法确定

Answer 1

（1）使硫酸充分反应掉、提高硫酸利用率或使Fe³⁺尽可能转化为Fe²⁺（2分，答对一点即可得2分，其它合理答案也可）
（2）Al³⁺　（1分） 加快反应速率（或使反应物充分接触）（1分，意思相近均给分）
（3）Fe²⁺ + NO₂^- + 2H⁺ = Fe³⁺ + NO↑ + H₂O （2分，漏反应条件或“↑”扣1分；未配平扣1分）；氧化剂（1分）； 2 mol（1分）
（4）2Fe(OH)^2＋＋2H₂OFe₂(OH)＋2H^＋（2分，写成等号扣1分；未配平扣1分）  
（5）D（2分，多选0分）
(6)B（3分）

解析试题分析：（1）加入过量废铁屑的目的是使硫酸充分反应掉、提高硫酸利用率或使Fe³⁺尽可能转化为Fe²⁺
(2)加入废铁屑后得到的溶液含硫酸亚铁、硫酸铝，根据沉淀对pH的选择，加入碳酸氢钠应先沉淀Al³⁺，该工艺流程中“搅拌”的作用是加快反应速率，使反应充分；
（3）反应Ⅱ为亚铁离子被亚硝酸盐氧化的反应，离子方程式为Fe²⁺+NO₂^-+2H⁺ =Fe³⁺+NO↑+H₂O；反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，O₂与NaNO₂在反应中均作氧化剂，若参与反应的O₂有11.2 L（标准状况），则转移电子的物质的量为2mol，反应中1mol NaNO₂转移电子的物质的量为1mol，所以相当于节约NaNO₂2mol；
(4)根据题目所给信息，Fe(OH)^2＋离子部分水解生成Fe₂(OH)₄²⁺聚合离子，溶液呈酸性，水解的离子方程式为2Fe(OH)^2＋＋2H₂OFe₂(OH)＋2H^＋
（5）A、氯水氧化亚铁离子为铁离子，溶液颜色变化不明显，不易作检验亚铁离子的试剂；B、KSCN溶液与亚铁离子不反应，错误；C、氢氧化钠溶液与溶液中的铁离子反应生成红褐色沉淀，不能检验溶液中是否含亚铁离子，错误；D、亚铁离子能使酸性高锰酸钾溶液褪色，可作检验亚铁离子的试剂，答案选D。
（6）根据元素守恒，沉淀质量比原固体多了氢氧根离子，由题目可知与足量稀硝酸反应，生成0.3mol的NO，转移电子的物质的量是0.9mol，而反应后的溶液与氢氧化钠溶液反应生成的沉淀中氢氧根离子的个数与转移电子数相同，所以沉淀中Al、Mg、Fe的氢氧根离子的物质的量是0.9mol，所以沉淀的质量是11.9g+0.9mol×17g/mol=27.2g，答案选B。
考点：考查对物质制备的分析能力，离子方程式的书写，元素守恒、得失电子守恒规律的应用，亚铁离子的检验