Question

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蕩出血．工業(yè)上利用廢鐵屑（含少量鋁）生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流 程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）堿式硫酸鐵能夠凈水的原因是

 

．

沉淀物	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Al（OH）3
開(kāi)始沉淀時(shí)的pH	7.0	1.9	3.4
沉淀完全時(shí)的pH	9.0	3.2	4.7

（2）已知，常溫下部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式完全沉淀時(shí)溶液的PH如右表．假設(shè)沉淀完全時(shí)溶解時(shí)溶液中金屬離子的濃度為1.0×10^-5mol/L，估算．K_sp[Fe（OH）₂]=

 

生產(chǎn)堿式硫酸鐵的過(guò)程中，加入少量NaHCO₃調(diào)溶液pH=6的目的是

 

．
（3）反應(yīng)II的離子方程式是

 

，在實(shí)際生產(chǎn)中，常同時(shí)通入O₂以減少反應(yīng)II中NaNO₂的用量．若實(shí)際生產(chǎn)中需要節(jié)約1.38t的NaNO₂用量，則應(yīng)通入標(biāo)準(zhǔn) 狀況下的0₂

 

m³
（4）在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應(yīng)制備堿式硫酸鐵．根據(jù)我國(guó)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品中不得含有Fe²⁺及NO₃^-某同學(xué)根據(jù)提供的試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)所得產(chǎn)品中不含 Fe²⁺，含有SO^2-₄可供選擇的試劑如下：
A．新制氯水B．0.1mol/LKSCN 溶液C.10%NaOH 溶液
D.20% HNO₃ 溶液 E.0.05mol/L 酸性 KMnO₄ 溶液 F.0.1mol/L BaCl₂ 溶液
請(qǐng)你幫助該同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)，將相關(guān)項(xiàng)目填入下表：

實(shí)驗(yàn)操作	現(xiàn)象	結(jié)論
取適量產(chǎn)品于潔凈燒杯中，加入適量蒸餾	得黃棕色溶液
水，充分?jǐn)嚢瑁�靜置，濾去沉淀．
		溶液中不含F(xiàn)e2+
		溶液中含有SO42-

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）依據(jù)氫氧化鐵膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用分析凈水原理；
（2）沉淀完全時(shí)溶解時(shí)溶液中金屬離子的濃度為1.0×10^-5mol/L，氫氧化亞鐵完全沉淀的PH=9，結(jié)合離子積常數(shù)和溶度積常數(shù)計(jì)算得到；加入少量NaHCO₃調(diào)溶液pH=6的目的是把溶液中的鋁離子全部沉淀；
（3）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(xiě)出；依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒計(jì)算；
（4）證明不含有亞鐵離子需要選擇高錳酸鉀溶液褪色與否進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明含有硫酸根離子的實(shí)驗(yàn)是依據(jù)硫酸根離子檢驗(yàn)方法選擇試劑檢驗(yàn)，根據(jù)提供的試劑需要選擇氯化鋇溶液和稀硝酸；

解答： 解：（1）堿式硫酸鐵能夠凈水的原因是，堿式硫酸鐵在溶液中鐵離子水解生成了具有較強(qiáng)吸附能量的氫氧化鐵膠體，吸附懸浮在水中雜質(zhì)的起到凈水作用；
故答案為：能水解生成具有吸附能力較強(qiáng)的膠體；
（2）沉淀完全時(shí)溶解時(shí)溶液中金屬離子的濃度為1.0×10^-5mol/L，氫氧化亞鐵完全沉淀的PH=9，c（H⁺）=10^-9mol/L，c（OH^-）=10^-5mol/L，依據(jù)溶度積常數(shù)計(jì)算方法得到Ksp=c（Fe²⁺）c²（OH^-）=1.0×10^-5mol/L×（10^-5mol/L）²=1×10^-15（mol/L）³；加入少量NaHCO₃調(diào)溶液pH=6的目的是把溶液中的鋁離子全部沉淀；
故答案為：1×10^-15（mol/L）³；調(diào)節(jié)溶液PH促進(jìn)Al³⁺水解轉(zhuǎn)化為沉淀除去；
（3）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，原子守恒寫(xiě)出的離子方程式為：Fe²⁺+2H⁺+NO₂^-=Fe³⁺+NO↑+H₂O；在實(shí)際生產(chǎn)中，常同時(shí)通入O₂以減少反應(yīng)II中NaNO₂的用量．若實(shí)際生產(chǎn)中需要節(jié)約1.38t的NaNO₂用量，物質(zhì)的量=

1.38t

69g/mol

=2×10⁴mol，轉(zhuǎn)移電子2×10⁴mol，依據(jù)電子守恒計(jì)算：
4NaNO₂～4NO～4e^-～O₂～4e-
4                 1
2×10⁴mol        n（O₂）
 n（O₂）=5×10³mol
V（O₂）=5×10³mol×22.4mol/L=1.12×10⁵L=112m³；
則應(yīng)通入標(biāo)準(zhǔn) 狀況下的0₂ 的體積為112m³；
故答案為：Fe²⁺+2H⁺+NO₂^-=Fe³⁺+NO↑+H₂O；112；
（4）根據(jù)提供的試劑設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)所得產(chǎn)品中不含 Fe²⁺，含有SO₄^2-，實(shí)驗(yàn)證明不含有亞鐵離子需要選擇高錳酸鉀溶液褪色與否進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明含有硫酸根離子的實(shí)驗(yàn)是依據(jù)硫酸根離子檢驗(yàn)方法選擇試劑檢驗(yàn)，具體步驟為：取適量產(chǎn)品于潔凈燒杯中，加入適量蒸餾水，充分?jǐn)嚢�，靜置，濾去沉淀，得黃棕色溶液，取少量溶液于試管中，滴加0.05mol/l的酸性高錳酸鉀溶液，溶液不褪色證明溶液中不含F(xiàn)e²⁺，取少量溶液于試管中，滴加0.1mol/L的BaCl₂ 溶液，再加入20% HNO₃ 溶液，白色沉淀，溶液中含有SO₄^2-；
故答案為：取少量溶液于試管中，滴加0.05mol/l的酸性高錳酸鉀溶液，溶液不褪色證明溶液中不含F(xiàn)e²⁺，取少量溶液于試管中，滴加0.1mol/L的BaCl₂ 溶液，再加入20% HNO₃ 溶液，白色沉淀，溶液中含有SO₄^2-；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)制備物質(zhì)的分析應(yīng)用，離子檢驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)，化學(xué)方程式，氧化還原反應(yīng)電子守恒的計(jì)算式解題關(guān)鍵，題目難度中等．