Question

工業(yè)上利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）生產能溶于水的堿式硫酸鐵的過程如下

已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見表：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）2	A1（OH）3
開始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列問題：
（1）寫出反應I中發(fā)生的基本反應類型有復分解反應、

 

、

 

．
（2）加入少量NaHCO₃的目的是調節(jié)pH可除去Al³⁺，有關反應的離子方程式為

 

，若調節(jié)的pH過高，可能的影響是

 

．
（3）過濾出堿式硫酸鐵后，需要用酒精洗滌，洗滌的方法是

 

．
（4）取產物堿式硫酸鐵33.8g溶于硝酸后，分成兩等份．一份加過量的BaCl₂溶液，充分反應后，過濾、洗滌、干燥得到23.3g沉淀；另一份加過量的NaOH溶液，充分反應后，過濾、洗滌、灼燒得到8.0g固體．通過計算可知堿式硫酸鐵的化學式為

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用

專題：實驗設計題

分析：由流程可知，反應I中發(fā)生反應為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，然后反應I中加入NaHCO₃并攪拌，調節(jié)溶液的pH，發(fā)生反應Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，所以濾渣中成分是Al（OH）₃，過濾得到硫酸亞鐵，向硫酸亞鐵溶液中加入稀硫酸和NaNO₂，酸性條件下，NaNO₂和FeSO₄發(fā)生氧化還原反應生成鐵離子、NO，離子反應為Fe²⁺+NO₂^-+2H⁺=Fe³⁺+NO↑+H₂O，最后將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵，以此來解答．

解答： 解：（1）反應I中發(fā)生反應為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Al₂O₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，分別屬于置換反應、復分解反應、化合反應，故答案為：置換反應；化合反應；
（2）加入少量NaHCO₃的目的是調節(jié)pH可除去Al³⁺，有關反應的離子方程式為Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，制備硫酸亞鐵，應與硫酸鋁分離，應調節(jié)溶液pH生成Al（OH）₃，要避免生成應Fe（OH）₂沉淀，控制pH在4.4～7.5之間，若pH過高，亞鐵離子轉化為沉淀，
故答案為：Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；亞鐵離子轉化為沉淀；
（3）需要用酒精洗滌，則不溶于酒精，洗滌方法為向漏斗中注入酒精浸沒晶體，使水自然流下，重復2～3次，故答案為：向漏斗中注入酒精浸沒晶體，使水自然流下，重復2～3次；
（4）過量的BaCl₂溶液，充分反應后，過濾、洗滌、干燥得到23.3g沉淀，沉淀為硫酸鋇，n（SO₄^2-）=

23.3g

233g/mol

=0.1mol，另一份加過量的NaOH溶液，充分反應后，過濾、洗滌、灼燒得到8.0g固體，則固體為氧化鐵，n（Fe）=

8g

160g/mol

×2=0.1mol，堿式硫酸鐵33.8g溶于硝酸后，分成兩等份，則每份的質量為

33.8g

2

=16.9g，含OH^-的質量為16.9g-0.1mol×56g/mol-0.1mol×96g/mol=1.7g，n（OH^-）=

1.7g

17g/mol

=0.1mol，則n（Fe）：n（OH^-）：n（SO₄^2-）=1：1：1，則化學式為Fe（OH）SO₄，故答案為：Fe（OH）SO₄．

點評：本題考查混合物分離提純的綜合應用，為高頻考點，涉及物質的制備實驗及物質組成的計算確定等，把握流程中發(fā)生的反應為解答的關鍵，側重分析、計算能力的考查，題目難度中等．