Question

【題目】一種以含鐵廢料（含Fe、FeO、Fe2O3以及不溶于酸的雜質(zhì)）制備黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]的工藝如下：

（1）“酸溶”時(shí)，硫酸應(yīng)過量的原因是____和____。

（2）“氧化”的目的是____。不能用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)“氧化”后的溶液中是否含有Fe2+，原因是____。(已知氧化性：酸性KMnO4＞Cl2＞Fe3+)

（3）如圖是溫度-pH與生成的含鐵化合物的關(guān)系圖，圖中陰影部分是黃鈉鐵礬穩(wěn)定存在的區(qū)域。

①“沉礬”反應(yīng)的離子方程式為____。

②若“沉礬”反應(yīng)在80℃時(shí)進(jìn)行，則需控制溶液的pH范圍是____。

③“氧化”后的溶液與Na2CO3溶液發(fā)生“沉礬”反應(yīng)時(shí)，適宜的混合方式是____（填字母）。

a．將“氧化”后的溶液與Na2CO3溶液同時(shí)加入到反應(yīng)容器中

b．將“氧化”后的溶液緩慢加入到盛有Na2CO3溶液的反應(yīng)容器中

c．將Na2CO3溶液緩慢加入到盛有“氧化”后的溶液的反應(yīng)容器中

Answer 1

【答案】使含鐵廢料充分溶解 抑制Fe2+、Fe3+水解 將Fe2+氧化為Fe3+ 氧化后的溶液中有Cl－，會使酸性KMnO4溶液褪色 2Na+＋6Fe3+＋4SO＋6CO＋6H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12＋ 6CO2 2.5～4.1 c

【解析】

廢催化劑加入稀硫酸，發(fā)生Co+H2SO4=CoSO4+H2↑，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、FeO+H2SO4=FeSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，過濾濾渣是不溶于酸的雜質(zhì)，而濾液是硫酸鈷、硫酸亞鐵、硫酸鐵與過量的硫酸的混合溶液，向?yàn)V液中加氯酸鈉將亞鐵離子氧化成鐵離子，然后加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH=3得到黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，過濾分離出黃鈉鐵礬。

(1)“酸溶”時(shí)，加入過量硫酸能使含鐵廢料充分溶解，同時(shí)抑制溶液中Fe2+、Fe3+水解；

(2)“氧化”的目的是將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+；因溶液中含有Cl-，酸性KMnO4溶液同樣能氧化Cl-，使溶液褪色，則無法判斷 “氧化”后的溶液中是否含有Fe2+；

(3)①“沉礬”時(shí)加入碳酸鈉調(diào)節(jié)pH=3得到黃鈉鐵礬[Na2Fe6(SO4)4(OH)12]沉淀，同時(shí)有CO2氣體生成，則發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Na+＋6Fe3+＋4SO＋6CO＋6H2O=Na2Fe6(SO4)4(OH)12＋ 6CO2；

②由圖示可知，若“沉礬”反應(yīng)在80℃時(shí)進(jìn)行，則需控制溶液的pH范圍是2.5～4.1左右；

③“氧化”后的溶液與Na2CO3溶液發(fā)生“沉礬”反應(yīng)時(shí)，為準(zhǔn)確控制溶液的pH應(yīng)向“氧化”后的溶液滴加Na2CO3溶液，并控制滴加速度，防止滴加的Na2CO3溶液過量，即選項(xiàng)c正確，故答案為c。