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：

已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(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）加入過量廢鐵屑的目的是                         ，此時溶液中存在的陽離子主要有                ，用NaHCO₃調整溶液pH時的離子方程式是                  。
（2）在實際生產(chǎn)中，反應Ⅱ中常同時通入O₂以減少NaNO₂的用量，同時通入O₂的作用是                                   。
（3）堿式硫酸鐵溶于水后能電離產(chǎn)生[Fe(OH)]²⁺離子，寫出[Fe(OH)]²⁺發(fā)生水解反應生成Fe(OH)₃的離子方程式                                          。
（4）已知廢鐵屑中鐵元素的質量分數(shù)為84.0%，若不考慮每步反應中鐵元素的損耗，現(xiàn)有100噸廢鐵屑理論上最多能生產(chǎn)             噸堿式硫酸鐵。

Answer 1

（1）使硫酸充分反應掉、提高硫酸利用率或使Fe³⁺盡可能轉化為Fe²⁺(2分，答對一點即可得2分，其它合理答案也可)     Fe^{2 +}、Al³⁺（2分）；  3HCO₃^-+Al³⁺ =3CO₂↑ + Al(OH)₃↓   (2分)
（2）作氧化劑并且可減少污染性氣體的排放(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)

試題分析：（1）把廢鐵屑加入稀硫酸中，所以其作用為：使硫酸充分反應掉或提高硫酸利用率或使Fe³⁺盡可能轉化為Fe²⁺；廢鐵屑還含有Al₂O₃，所以與H₂SO₄反應后的溶液含F(xiàn)e^{2 +}、Al³⁺；加入NaHCO₃后與Al³⁺發(fā)生相互促進的水解反應：3HCO₃^-+Al³⁺ =3CO₂↑ + Al(OH)₃↓。
（2）NaNO₂氧化Fe²⁺會生成NO，造成污染，而O₂氧化Fe²⁺產(chǎn)物無污染，所以O₂的作用為：作氧化劑并且可減少污染性氣體的排放。
（3）[Fe(OH)]²⁺結合H₂O電離的OH?生成Fe(OH)₃，離子方程式為：[Fe(OH)]²⁺＋2H₂OFe(OH)₃ ＋ 2H⁺
（4）根據(jù)Fe元素守恒可知：Fe ～ Fe(OH)SO₄ 100噸廢鐵屑理論上可生成堿式硫酸鐵的質量為：100×84.0%÷56×169=253.5噸。