Question

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。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）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH在                     范围内。

（2）反应Ⅱ中加入NaNO₂的目的是氧化亚铁离子，写出该反应的离子方程式为              。

（3）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体积为 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                                                。

（5）为测定含Fe²⁺和Fe³⁺溶液中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液于带塞锥形瓶中，加入足量H₂O₂，调节pH<3，加热除去过量H₂O₂；加入过量KI充分反应后，再用 0.1000 mol·L^-1 Na₂S₂O₃标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL。

已知：2Fe³⁺+2I^- === 2Fe²⁺+I₂      I₂+2S₂O₃^2-=== 2I^-+ S₄O₆^2-

若滴定前溶液中H₂O₂没有除尽，所测定的铁元素的含量将会       (填“偏高” “偏低” “不变”)

Answer

（1）4.4~7.5；（2）2H+ + Fe2++ NO2- = Fe3+ + NO↑ + H2O；

（3）2 mol；（4）2Fe(OH)2+ +2H2OFe2(OH)42+ + 2H+；（5）偏高；

【解析】

试题分析：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，

（1）根据氢氧化物沉淀需要的pH知，在pH在4.4-7.5之间将铝离子转化为Al(OH)3沉淀，而亚铁离子不能生成沉淀，所以条件溶液的pH范围为4.4-7.5之间，故答案为：4.4-7.5；

（2）酸性条件下，亚硝酸钠具有氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原生成NO，所以反应Ⅱ中加入NaNO2的目的是氧化Fe2+，发生反应的离子方程式为 2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O，故答案为：2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O；

（3）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)，反应过程中提供电子相等，则相当于节约NaNO2的物质的量==2mol，故答案为：2mol；

（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2+离子，Fe(OH)2+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+，故答案为：2Fe(OH)2++2H2O⇌Fe2(OH)42++2H+；

（5）由2Fe3++2I-═2Fe2++I2、I2+2S2O32-═2I-+S4O62-可得：Fe3+～S2O32-，则n(Fe3+)=n(S2O32-)=0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，铁元素总含量为：=5.6g/L；H2O2也能氧化I-生成I2，所以若过氧化氢没有除尽，则消耗硫代硫酸钠溶液体积偏大，所测结果偏高，故答案为：5.6；偏高

考点：考查了物质分离和提纯的相关知识。