题目

题型：不详难度：来源：

（2014届上海市六校高三第二次联考化学试卷）
铁盐、亚铁盐在工农业生产、生活、污水处理等方面有着极其广泛的应用．
（一）用铁屑与硫酸反应制备FeSO₄
已知4Fe²⁺+O₂+4H⁺= 4Fe³⁺+2H₂O。FeSO₄在水中的溶解度见图。

（1）首先，将铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑。此步骤中，分离出液体的方法通常不用过滤，使用的操作是____________（填写操作名称）。
（2）向处理过的铁屑中加入适量的硫酸，在一定温度下使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO₄溶液。此处：硫酸浓度应选择

A．浓硫酸

B．10moL/L硫酸

C．3moL/L硫酸

D．任意浓度硫酸；

温度宜控制在______；加热的同时需适当补充水，原因是          。反应中应保持n（Fe）/n（H₂SO₄）         1(填“＜”、“＞”或“=”)。
（3）亚铁盐在空气中易被氧化，但形成复盐可稳定存在。如“摩尔盐”，即硫酸亚铁铵[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]，就是在FeSO₄溶液中加入少量稀H₂SO₄溶液，再加入饱和（NH₄）₂SO₄溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作后所得。过程中稀硫酸的作用是 　。
（二）用含有少量Al的废铁屑制备Fe₂(SO₄)₃其操作流程及有关资料如下：

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

 
（4）加NaHCO₃时，混合液pH值应控制在_______________________。
（5）反应Ⅱ中反应的离子方程式是：___________________。
（6）实际生产中，将反应Ⅱ产生的NO配比一种气体X，混合后重新通入反应Ⅱ中，该设计的目的是________，气体X与NO配比的比例是_____________。

答案

（1）倾析   
（2）C ; 60℃左右；防止硫酸亚铁晶体析出；＞  
（3）抑制Fe²⁺、NH₄⁺的水解
（4）4．4～7．5   
（5）3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O
（6）节约Fe(NO₃)₃、防止NO污染（同理即可）; 3：4

解析

（1）首先，将铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑。此步骤中，由于Fe屑沉在容器的底部，溶液在上部，所以分离出液体的方法通常不用过滤，使用的操作是倾析法。
（2）在室温下，Fe在浓硫酸中会发生钝化现象。在10moL/L硫酸中容易发生氧化还原反应产生硫酸铁和SO₂和水。不能得到硫酸亚铁。所以要用3moL/L硫酸。选项为C。由于FeSO₄在60℃左右溶解度最大，所以温度宜控制在60℃左右。为防止硫酸亚铁晶体析出，加热的同时需适当补充水。为了防止在加热的过程中Fe²⁺被氧化为Fe³⁺,Fe粉应该稍微过量一些。所以反应中应保持n（Fe）/n（H₂SO₄）＞1。
（3）在制取摩尔盐如硫酸亚铁铵[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]的过程，就是在FeSO₄溶液中加入少量稀H₂SO₄溶液，再加入饱和(NH₄)₂SO₄溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作后所得。过程中稀硫酸的作用是为了抑制Fe²⁺、NH₄⁺的水解,防止产物不纯。
（4）含有少量Al的废铁屑硫酸溶解得到硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸铁。为了除去杂质Al³⁺、Fe²⁺．要加NaHCO₃时，来调节混合液pH值。Al(OH)₃沉淀完全的pH为4．4，而Fe(OH)₂开始形成沉淀的pH为应控制在7．5。若把混合液pH值控制在4．4～7．5，就可以使Al(OH)₃沉淀完全但Fe元素都留在溶液中。
（5）当向含有FeSO₄、Fe₂(SO₄)₃溶液中加入Fe(NO₃)₃和H₂SO₄时也就相当于加入了稀硝酸。发生氧化还原反应。在反应Ⅱ中反应的离子方程式是：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O。
（6）由于在室温下会发生反应：2NO+O₂=2NO₂；3NO₂+H₂O =2HNO₃+NO。叠加得到总方程式为4NO+3O₂+2H₂O =4HNO₃。所以实际生产中，将反应Ⅱ产生的NO配比一种气体O₂，混合后重新通入反应Ⅱ中，该设计的目的是节约Fe(NO₃)₃、防止NO污染。根据上述总方程式可以看出气体O₂与NO配比的比例是3:4。