Question

工業(yè)上利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）生產(chǎn)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(yīng)I中發(fā)生的基本反應(yīng)類型有復(fù)分解反應(yīng)、

 

、

 

．
（2）加入少量NaHCO₃的目的是調(diào)節(jié)pH可除去Al³⁺，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為

 

，若調(diào)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(chǎn)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(yīng)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(yīng)后，過濾、洗滌、灼燒得到8.0g固體．通過計(jì)算可知堿式硫酸鐵的化學(xué)式為

 

．

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：由流程可知，反應(yīng)I中發(fā)生反應(yīng)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(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，離子反應(yīng)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(yīng)I中發(fā)生反應(yīng)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(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)、化合反應(yīng)，故答案為：置換反應(yīng)；化合反應(yīng)；
（2）加入少量NaHCO₃的目的是調(diào)節(jié)pH可除去Al³⁺，有關(guān)反應(yīng)的離子方程式為Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑，制備硫酸亞鐵，應(yīng)與硫酸鋁分離，應(yīng)調(diào)節(jié)溶液pH生成Al（OH）₃，要避免生成應(yīng)Fe（OH）₂沉淀，控制pH在4.4～7.5之間，若pH過高，亞鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀，
故答案為：Al³⁺+3HCO₃^-=Al（OH）₃↓+3CO₂↑；亞鐵離子轉(zhuǎn)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(fù)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(fù)2～3次；
（4）過量的BaCl₂溶液，充分反應(yīng)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(yīng)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(zhì)量為

33.8g

2

=16.9g，含OH^-的質(zhì)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(xué)式為Fe（OH）SO₄，故答案為：Fe（OH）SO₄．

點(diǎn)評：本題考查混合物分離提純的綜合應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，涉及物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)及物質(zhì)組成的計(jì)算確定等，把握流程中發(fā)生的反應(yīng)為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析、計(jì)算能力的考查，題目難度中等．