Question

工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列问题：

（1）加入过量废铁屑的目的是                          ，此时溶液中存在的阳离子主要有                 ，用NaHCO₃调整溶液pH时的离子方程式是                   。

（2）在实际生产中，反应Ⅱ中常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，同时通入O₂的作用是                                    。

（3）碱式硫酸铁溶于水后能电离产生[Fe(OH)]²⁺离子，写出[Fe(OH)]²⁺发生水解反应生成Fe(OH)₃的离子方程式                                           。

（4）已知废铁屑中铁元素的质量分数为84.0%，若不考虑每步反应中铁元素的损耗，现有100吨废铁屑理论上最多能生产              吨碱式硫酸铁。

Answer

（1）使硫酸充分反应掉、提高硫酸利用率或使Fe3+尽可能转化为Fe2+(2分，答对一点即可得2分，其它合理答案也可)     Fe2 +、Al3+ （2分）；  3HCO3- +Al3+ =3CO2↑ + Al(OH)3↓   (2分)

（2）作氧化剂并且可减少污染性气体的排放(其他合理答案也可，1分)

（3）[Fe(OH)]2+＋2H2OFe(OH)3 ＋ 2H+    (2分)

（4）253.5   (2分)

【解析】

试题分析：（1）把废铁屑加入稀硫酸中，所以其作用为：使硫酸充分反应掉或提高硫酸利用率或使Fe3+尽可能转化为Fe2+；废铁屑还含有Al2O3，所以与H2SO4反应后的溶液含Fe2 +、Al3+ ；加入NaHCO3后与Al3+发生相互促进的水解反应：3HCO3-+Al3+ =3CO2↑ + Al(OH)3↓。

（2）NaNO2氧化Fe2+会生成NO，造成污染，而O2氧化Fe2+产物无污染，所以O2的作用为：作氧化剂并且可减少污染性气体的排放。

（3）[Fe(OH)]2+结合H2O电离的OH‾生成Fe(OH)3，离子方程式为：[Fe(OH)]2+＋2H2OFe(OH)3 ＋ 2H+

（4）根据Fe元素守恒可知：Fe ～ Fe(OH)SO4 100吨废铁屑理论上可生成碱式硫酸铁的质量为：100×84.0%÷56×169=253.5吨。

考点：本题考查试剂的用途、产物的判断与产量的计算、离子方程式的书写。