Question

6．用含有少量Al的廢鐵屑制備Fe₂（SO₄）₃其操作流程及有關資料如下：

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

①加NaHCO₃時，混合液pH值應控制在4.4～7.5．
②反應Ⅱ中反應的離子方程式是：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O．
③實際生產中，將反應Ⅱ產生的NO配比一種氣體X，混合后重新通入反應Ⅱ中，該設計的目的是節約Fe（NO₃）₃、防止NO污染，氣體X與NO配比的比例是3：4．

Answer 1

分析 由流程可知，Fe、Al和稀硫酸反應生成FeSO₄、Al₂（SO₄）₃和氫氣，向混合溶液中加入NaHCO₃，調節溶液的pH，根據沉淀物與pH的關系知，要是鋁離子產生沉淀，則pH應該在4.4-7.5之間，然后過濾得到濾液，向濾液中加入稀硫酸、硝酸鐵，酸性條件下，亞鐵離子被氧化生成鐵離子，同時生成NO，然后采用蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到Fe₂（SO₄）₃，以此來解答．

解答 解：由流程可知，Fe、Al和稀硫酸反應生成FeSO₄、Al₂（SO₄）₃和氫氣，向混合溶液中加入NaHCO₃，調節溶液的pH，根據沉淀物與pH的關系知，要是鋁離子產生沉淀，則pH應該在4.4-7.5之間，然后過濾得到濾液，向濾液中加入稀硫酸、硝酸鐵，酸性條件下，亞鐵離子被氧化生成鐵離子，同時生成NO，然后采用蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到Fe₂（SO₄）₃，
①加NaHCO₃時，混合液pH值應控制在Al（OH）₃完全沉淀、Fe（OH）₂不產生沉淀，根據沉淀物與pH的關系知，要是鋁離子產生沉淀，則pH應該在4.4-7.5之間，
故答案為：4.4～7.5
②酸性條件下，硝酸根離子和亞鐵離子發生氧化還原反應，離子方程式為3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，故答案為：3Fe²⁺+NO₃^-+4H⁺=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O；
③反應Ⅱ中需要強氧化性的酸將二價鐵離子氧化，一氧化氮有毒，但一氧化氮易與氧氣反應生成二氧化氮，二氧化氮和水反應生成硝酸，總的反應為4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃，將O₂和反應Ⅱ產生的NO，按3：4配比混合后重新通入反應Ⅱ中，可節約Fe（NO₃）₃、防止NO污染，
故答案為：節約Fe（NO₃）₃、防止NO污染；3：4．

點評 本題考查物質的制備實驗，為高頻考點，把握流程中的反應及混合物分離為解答本題的關鍵，注意酸性條件下硝酸根離子具有強氧化性，側重分析與實驗能力的考查，題目難度中等．