Question

4．鐵鹽、鋁鹽可用來(lái)凈水，近年來(lái)科技工作者開(kāi)發(fā)出了一些新的凈水劑，如堿式硫酸鐵[Fe（OH）SO4]就是一種新型高效凈水劑．下圖是利用含少量Al₂O₃、Fe₂O₃等雜質(zhì)的廢鐵屑，生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程：

已知：

沉淀物	Fe（OH）3	Fe（OH）3	Al（OH）3
開(kāi)始沉淀的pH	2.3	7.5	3.4
完全沉淀的pH	3.2	9.7	4.4

回答下列問(wèn)題：
（1）寫出反應(yīng)I中主反應(yīng)的離子方程式：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑．
（2）加入NaHCO₃，調(diào)節(jié)溶液pH=4.4～5.5，目的是使A1³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去．
（3）操作i的名稱是過(guò)濾，濾渣的成分是Al（OH）3、Fe．
（4）反應(yīng)II的氧化劑與還原劑的物質(zhì)的最之比為1：1，該反應(yīng)的還原產(chǎn)物的化學(xué)式為NO．
（5）Fe（OH）SO₄溶于水后生成Fe（OH）²⁺，該離子部分水解，生成Fe₂（OH）₄²⁺．該水解反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）²⁺+2H₂O?Fe₂（OH）₄²⁺+2H⁺．

Answer 1

分析 廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等，將過(guò)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(guò)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(guò)濾得到堿式硫酸鐵，據(jù)此分析解答．
（1）Fe為活潑金屬，可與酸反應(yīng)；
（2）要制備硫酸亞鐵，應(yīng)與硫酸鋁分離，根據(jù)沉淀的pH選擇；
（3）將過(guò)量廢鐵屑加入稀硫酸中，發(fā)生反應(yīng)后加入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，F(xiàn)e；
（4）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，所以反應(yīng)Ⅱ中加入NaNO₂的目的是氧化Fe²⁺；
（5）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．

解答 解：（1）Fe為活潑金屬，可與酸反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，
故答案為：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
（2）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，
故答案為：使A1³⁺轉(zhuǎn)化為沉淀除去；
（3）用過(guò)濾的方法分離 出Al（OH）3、Fe不溶物，
故答案為：過(guò)濾；Al（OH）3、Fe；
（4）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，所以反應(yīng)Ⅱ中加入NaNO₂的目的是氧化Fe²⁺，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 2H⁺+Fe²⁺+NO₂^-=Fe³⁺+NO↑+H₂O，
故答案為：1：1；NO；
（5）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⁺．

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，知道常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法及現(xiàn)象，題目難度中等．