Question

【題目】氧化鐵是一種重要的無機(jī)材料，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，催化活性高，具有良好的耐光性、耐熱性和對紫外線的屏蔽性，從某種工業(yè)酸性廢液(主要含Na＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋、Al3＋、Cl－、SO42-)中回收氧化鐵流程如下：

已知：常溫下Ksp[Mg(OH)2]＝1.2×10－11；Ksp[Fe(OH)2]＝2.2×10－16；Ksp[Fe(OH)3]＝3.5×10－38；Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33

(1)寫出在該酸性廢液中通入空氣時(shí)發(fā)生的離子反應(yīng)方程式：___________，指出使用空氣的優(yōu)點(diǎn)是：_________。

(2)已知Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)===Fe(OH)3(s)ΔH＝－Q1kJ·mol－1，題(1)中每生成1 mol含鐵微粒時(shí)，放熱Q2，請你計(jì)算1 mol Fe2＋全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3(s)的熱效應(yīng)ΔH＝_________。

(3)常溫下，根據(jù)已知條件計(jì)算在pH＝5的溶液中，理論上下列微粒在該溶液中可存在的最大濃度c(Fe3＋)＝___________，c(Mg2＋)＝___________。

(4)有人用氨水調(diào)節(jié)溶液pH，在pH＝5時(shí)將Fe(OH)3沉淀出來，此時(shí)Fe(OH)3沉淀中可能混有的雜質(zhì)是______ (填化學(xué)式，下同)，用_______試劑可將其除去。

Answer 1

【答案】4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O 耗費(fèi)少且無污染 －(Q2＋Q1) kJ·mol－1 3.5×10－11mol·L－1 1.2×107mol·L－1 Al(OH)3 NaOH

【解析】

（1）酸性廢液中通入空氣時(shí)，Fe2+被空氣中的氧氣所氧化，離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，該方法的優(yōu)點(diǎn)是耗費(fèi)少且無污染；

（2）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算；

（3）溶液pH=5，則c(OH-)=10-9mol/L，根據(jù)Ksp[Fe(OH)3]=3.5×10-38，Ksp[Mg（OH）2]=1.2×10-11，可計(jì)算；

（4）根據(jù)Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，可計(jì)算出溶液pH=5時(shí)，c（Al3+）＜1.0×10-5，Al3+也幾乎完全沉淀，故可能混有的雜質(zhì)是Al(OH)3，Al(OH)3溶于強(qiáng)堿，而Fe(OH)3不溶，故可用NaOH溶液除去。

（1）酸性廢液中通入空氣時(shí)，Fe2+被空氣中的氧氣所氧化，離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，該方法的優(yōu)點(diǎn)是耗費(fèi)少且無污染；

（2）根據(jù)蓋斯定律由Fe3+（aq）+3OH-（aq）=Fe(OH)3（s）；△H=-Q1 kJ/mol，題（1）中每生成1mol含鐵微粒時(shí)，放熱Q2，則1 mol Fe2+全部Fe3+放熱為Q2，Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3（s）的放熱為Q1，所以1 mol Fe2+全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3（s）的熱效應(yīng)△H=-（Q2+Q1）kJ/mol；

（3）溶液pH=5，則c（OH-）=10-9mol/L，根據(jù)Ksp[Fe(OH)3]=3.5×10-38，Ksp[Mg(OH)2]=1.2×10-11，

則c（Fe3+）==3.5×10-11mol/L、c（Mg2+）==1.2×107mol/L；

（4）根據(jù)Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，可計(jì)算出溶液pH=5時(shí)，c（Al3+）＜1.0×10-5，Al3+也幾乎完全沉淀，故可能混有的雜質(zhì)是Al(OH)3，Al(OH)3溶于強(qiáng)堿，而Fe(OH)3不溶，故可用NaOH溶液除去。故答案為：Al(OH)3，NaOH溶液。