Question

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[Fe（OH）SO₄]的工藝流程如下

①堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的Fe（OH）²⁺離子，可部分水解生成Fe₂（OH）₄²⁺聚合離子．該水解反應(yīng)的離子方程式為

 

．
②反應(yīng)Ⅱ的化學(xué)方程式為

 

．
③在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)Ⅱ常同時(shí)通入O₂以減少NaNO₂的用量，若參與反應(yīng)的O₂有11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則相當(dāng)于節(jié)約NaNO₂的物質(zhì)的量為

 

mol．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等，將過量廢鐵屑加入稀硫酸中，發(fā)生反應(yīng) 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(yīng)I中加入NaHCO₃并攪拌，調(diào)節(jié)溶液的pH，發(fā)生反應(yīng)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(yīng)生成鐵離子、NO，將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵，據(jù)此分析解答．
①根據(jù)反應(yīng)物和生成物判斷離子方程式；Fe（OH）²⁺水解顯酸性，據(jù)電荷守恒可寫出該反應(yīng)的離子方程式；
②流程分析反應(yīng)Ⅱ是亞硝酸鈉在酸溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒和電荷守恒，原子守恒配平寫出方程式；
③所消耗氧氣得到的電子的物質(zhì)的量相當(dāng)于NaNO₂得到電子的物質(zhì)的量．

解答： 解：廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等，將過量廢鐵屑加入稀硫酸中，發(fā)生反應(yīng) 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(yīng)I中加入NaHCO₃并攪拌，調(diào)節(jié)溶液的pH，發(fā)生反應(yīng)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(yīng)生成鐵離子、NO，將溶液蒸發(fā)濃縮、過濾得到堿式硫酸鐵，
①堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的Fe（OH）²⁺離子，F(xiàn)e（OH）²⁺可部分水解生成Fe₂（OH）₄²⁺聚合離子，該水解反應(yīng)的離子方程式為：
2Fe（OH）²⁺+2H₂O?Fe₂（OH）₄²⁺+2H⁺，故答案為：2Fe（OH）²⁺+2H₂O?Fe₂（OH）₄²⁺+2H⁺；
②酸性條件下，亞硝酸鈉具有氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原生成NO，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
2FeSO₄+H₂SO₄+2NaNO₂=2Fe（OH）SO₄+2Na₂SO₄+2NO↑，故答案為：2FeSO₄+H₂SO₄+2NaNO₂=2Fe（OH）SO₄+2Na₂SO^₄+2NO↑；
③在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)Ⅱ常同時(shí)通入O₂以減少NaNO₂的用量，若參與反應(yīng)的O₂有11.2L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），反應(yīng)過程中提供電子相等，則相當(dāng)于節(jié)約NaNO₂的物質(zhì)的量=

11.2L 22.4L/mol ×4

1

=2mol，故答案為：2mol．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的分離和提純，側(cè)重考查學(xué)生獲取信息及利用信息能力、分析能力、實(shí)驗(yàn)操作能力，注意題給信息的靈活運(yùn)用，題目難度中等．