Question

【題目】堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血。工業(yè)上利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如圖：

已知：部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3
開始沉淀	2.0	5.9	3.7
完全沉淀	3.5	8.4	4.7

請(qǐng)回答下列問題：

(1)該工藝中“攪拌”的作用是__，寫出反應(yīng)I中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式__。

(2) “濾渣”的主要成分是__（填化學(xué)式），加入適量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)pH在__范圍內(nèi)。

(3)反應(yīng)Ⅱ中加入NaNO2的離子方程式為__，在實(shí)際生產(chǎn)中，可以同時(shí)通入O2以減少NaNO2的用量，若參與反應(yīng)的O2有5.6L（標(biāo)況），則理論上相當(dāng)于節(jié)約NaNO2（Mr=69）用量__g。

(4)堿式硫酸鐵溶于水后生成的Fe(OH)2+離子可部分水解為Fe2(OH)聚合離子，該水解反應(yīng)的離子方程式為__。

(5)為測(cè)定含Fe2+和Fe3+溶液中鐵元素的總含量，實(shí)驗(yàn)操作如下：取25.00mL溶液，稀釋到250mL，準(zhǔn)確量取20.00mL于帶塞錐形瓶中，加入足量H2O2，調(diào)節(jié)pH<2，加熱除去過量H2O2；加入過量KI充分反應(yīng)后，再用0.01000mol·L-1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL。已知：2Fe3++2I-==2Fe2++I2、2+I2==2I-+

則溶液中鐵元素的總含量為__g·L-1。

Answer 1

【答案】加快化學(xué)反應(yīng)速率 Fe+2H+=Fe2++H2↑，Fe+2Fe3+=3Fe2+ Al(OH)3 4.7≤pH＜5.9或4.7~5.9 2H++Fe2++=Fe3++NO↑+H2O 69 2Fe(OH)2++2H2O+2H+ 5.6

【解析】

廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)中加入稀硫酸，氧化鋁、氧化鐵溶解生成硫酸鋁和硫酸鐵，硫酸鐵與鐵屑反應(yīng)生成硫酸亞鐵，鐵屑與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣；加入NaHCO3攪拌后，NaHCO3與稀硫酸作用，從而減少溶液中的硫酸濃度，增大溶液的pH，使Al3+水解生成Al(OH)3沉淀；過濾后，所得濾液為FeSO4溶液；加入H2SO4、NaNO2溶液，與Fe2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成Fe3+、NO和H2O；最后將溶液進(jìn)行處理，便可獲得堿式硫酸鐵。

(1)該工藝中“攪拌”可增大反應(yīng)物間的接觸面積，有利于反應(yīng)的發(fā)生，所以其作用是加快化學(xué)反應(yīng)速率，反應(yīng)I中，發(fā)生的氧化還原反應(yīng)為硫酸鐵與鐵屑反應(yīng)生成硫酸亞鐵，鐵屑與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，離子方程式為Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+。答案為：加快化學(xué)反應(yīng)速率；Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+；

(2) 從以上分析可知，“濾渣”的主要成分是Al(OH)3，加入適量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)pH，使Al3+全部生成沉淀，但不能讓Fe2+生成沉淀，所以應(yīng)在4.7≤pH＜5.9或4.7~5.9范圍內(nèi)。答案為：Al(OH)3；4.7≤pH＜5.9或4.7~5.9；

(3)反應(yīng)Ⅱ中加入NaNO2，是為了將Fe2+氧化為Fe3+，同時(shí)被還原為NO，離子方程式為2H++Fe2++=Fe3++NO↑+H2O；依據(jù)得失電子守恒，O2——4NaNO2，若參與反應(yīng)的O2有5.6L（標(biāo)況），則理論上相當(dāng)于節(jié)約NaNO2（Mr=69）用量為=69g。答案為：2H++Fe2++==Fe3++NO↑+H2O；69g；

(4)堿式硫酸鐵溶于水后生成的Fe(OH)2+離子可部分水解為Fe2(OH)聚合離子，該水解反應(yīng)的離子方程式為2Fe(OH)2++2H2O+2H+。答案為：2Fe(OH)2++2H2O+2H+；

(5)由反應(yīng)2Fe3++2I-=2Fe2++I2、2+I2=2I-+，可得關(guān)系式：Fe3+——，

則溶液中鐵元素的總含量為=5.6g·L-1。答案為：5.6。