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：

回答下列问题：

（1）加入过量废铁屑的目的是________________________(用离子方程式表示)；加入少量NaHCO₃的目的是________________________；该工艺中“搅拌”的作用是________________________；

（2）反应Ⅱ中的离子方程式为__________；该流程中可以循环、回收利用的物质是________；

（3）生产中碱式硫酸铁溶液蒸发时需要在减压条件下的原因是________；

（4）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Fe²⁺及NO₃^-；为检验所得产品中是否含有Fe²⁺，应使用的试剂为______。(填写字母)

A．酸性KMnO₄溶液     B．KSCN溶液    C．氯水D．NaOH溶液 

Answer

（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+ 调节pH，使溶液中的Al3+沉淀 加快反应速率(或使反应物充分接触

（2） Fe2++NO2-+2H+=Fe3++NO↑+H2O NaNO2

（3） 避免高温Fe3+水解生成Fe(OH)3和碱式硫酸铁分解

（4）A

【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+；过量废铁屑溶于稀硫酸得FeSO4、Al2(SO4)3混合溶液，根据表中数据可知，向混合溶液中加入少量NaHCO3，沉淀Al3+而不沉淀Fe2+，反应方程式为Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑，制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，应调节溶液pH生成Al(OH)3，要避免生成应Fe(OH)2沉淀，控制pH在4.4～7.5之间；工艺中搅拌作用是加快反应速率(或使反应物充分接触)；

（2）反应Ⅱ是亚硝酸根离子氧化亚铁离子生成NO和三价铁离子，其离子方程式为：Fe2++NO2-+2H+=Fe3++NO↑+H2O，此反应中生成的NO可以在氧气的作用下被NaOH溶液吸收生成NaNO2溶液，重新氧化Fe2+，故NaNO2可循环利用。

（3）Fe3+易水解，且加热促进水解，如果温度过高会生成Fe（OH）3沉淀，产品不纯，另外生成的碱式硫酸铁也容易分解，故需减压低温蒸发；

（4）亚铁离子具有还原性，能被强氧化剂氧化生成铁离子，反应过程中颜色变化明显的效果最佳；A．酸性KMnO4溶液呈紫色，亚铁离子能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，现象明显，故A选；故选A。B．KSCN溶液和亚铁离子不反应，没有颜色变化，故B不选；C．氯水为浅黄绿色，氯气将亚铁离子氧化为铁离子，溶液呈黄色，颜色变化不明显，故C不选；D．NaOH溶液和亚铁离子反应生成白色沉淀，铁离子和氢氧根离子反应生成红褐色沉淀，掩盖氢氧化亚铁颜色，故D不选；答案为A。

【考点定位】考查物质的分离和提纯

【名师点晴】准确分析流程是解题关键；废铁屑中含少量氧化铝、氧化铁等，将过量废铁屑加入稀硫酸中，发生反应 Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Fe2(SO4)3+Fe=3FeSO4，然后反应I中加入NaHCO3并搅拌，调节溶液的pH，发生反应Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑，所以滤渣中成分是Al(OH)3，过滤得到硫酸亚铁，向硫酸亚铁溶液中加入稀硫酸和NaNO2，酸性条件下，NaNO2和FeSO4发生氧化还原反应生成铁离子、NO，将溶液蒸发浓缩、过滤得到碱式硫酸铁，据此分析解答。