Question

碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]可用做净水剂、媒染剂等。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的部分工艺如下：

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

（1）反应Ⅰ中氧化还原反应的离子方程式__________________ 、 ___________________。

（2）反应Ⅱ中加入NaHCO₃调节体系的pH在_____________范围内。

（3）反应Ⅲ中生成的气体遇空气变红棕色，该反应的离子方程式是_____________________。

（4）若反应Ⅲ中通入O₂可减少NaNO₂的用量，当消耗1molO₂可节约n(NaNO₂)=_____mol。

（5）用稀硫酸调节体系的pH时，若硫酸加入量过少，容易生成沉淀；若硫酸加入量过大，不利于产品形成，用化学平衡移动原理说明其原因______________________________。

（6）碱式硫酸铁溶于水后生成的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

Fe +H+ ＝Fe2+ + H2 ↑ Fe +2 Fe3+＝3Fe2+ 4.4～7.5 Fe2+ + NO2- +2H+ ＝Fe3++ NO ↑+H2O 4 Fe3+ + 3H2O＝ Fe（OH）3 + 3H+ ，若硫酸量过小，C（H+）过低，平衡向正反应方向移动，会生成Fe（OH）3 沉淀；若加入硫酸量过大，平衡逆移，溶液中C（OH-）过低,不利于产物的形成 2Fe（OH）2+ + 2H2O＝Fe2（OH）42+ + 2H+

【解析】(1)活泼金属可与酸反应，反应的离子方程式为Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑，氧化铁与酸反应生成Fe3＋ ，Fe3＋ 可以氧化Fe，Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋ ；（2）制备FeSO4，要除去Al3＋ ，应调节PH生成Al(OH)3 ，要避免生成Fe(OH)3，控制PH在4.4～7.5；（3）NaNO2可氧化亚铁离子，本身变为NO， Fe2+ + NO2- +2H+ ＝Fe3++ NO ↑+H2O；（4）n(O2)=1mol，则得电子1mol×4=4mol，1molNaNO2被还原生成NO，化合价由+3价降低到+2价，得到1mol电子，则需要4molNaNO2。（5）Fe3＋ 沉淀完全时PH=3.1，酸度太低，碱性增强，易生成氢氧化铁沉淀；若加入硫酸过大，氢离子浓度增大，会中和FeOHSO4电离的OH― ，Fe3+ + 3H2O＝ Fe（OH）3 + 3H+ ，若硫酸量过小，C（H+）过低，平衡向正反应方向移动，会生成Fe（OH）3 沉淀；若加入硫酸量过大，平衡逆移，溶液中C（OH-）过低,不利于产物的形成；（6）碱式硫酸铁溶于水后生成的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 2Fe（OH）2+ + 2H2O＝Fe2（OH）42+ + 2H+。

点睛：工艺流程、对条件的控制选择、物质的分离提纯等，理解工艺流程原理是解题的关键，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础与灵活运用的能力。