Question

【題目】I．氧化鐵是一種重要的無(wú)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(duì)紫外線的屏蔽性，從某種酸性工業(yè)廢液(主要含Na+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、Cl-、SO42-)中回收氧化鐵的流程如圖所示：

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(xiě)出在該酸性廢液中通入空氣時(shí)發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式：_________________，使用空氣的優(yōu)點(diǎn)是_____。

(2)常溫下，在pH=5的溶液中Fe3+存在的最大濃度為_____。

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

II．某研究性學(xué)習(xí)小組為探究Fe3＋與Ag反應(yīng)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：按下圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質(zhì)不參與反應(yīng))。

(4)K閉合時(shí)，指針向左偏轉(zhuǎn)，石墨作____(填“正極”或“負(fù)極”)。

(5)當(dāng)指針歸零后，向左側(cè)U形管中滴加幾滴FeCl2濃溶液，發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉(zhuǎn)，寫(xiě)出此時(shí)銀電極的反應(yīng)式：_____。

(6)結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)分析，寫(xiě)出Fe3＋和Ag反應(yīng)的離子方程式：____。

Answer 1

【答案】4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O 耗費(fèi)少且無(wú)污染 3.5×10 -11 mol·L -1 Al(OH)3 NaOH 正極 Ag＋＋e－==Ag Ag＋Fe3+ Ag＋＋Fe2+

【解析】

I．某種酸性工業(yè)廢液(主要含Na+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、Cl-、SO42-)中通入足量的空氣，Fe2+被氧化為Fe3+；加入氨水，Fe3+、Al3+、Mg2+都會(huì)轉(zhuǎn)化為沉淀，所以要想獲得比較純凈的氧化鐵，加入氨水時(shí)，需控制溶液的pH，只允許Fe3+生成Fe(OH)3沉淀。

II．在此鹽析溶液中，Fe3+只能得電子，則Ag失電子，從而形成原電池；若U形管的左側(cè)溶液中含有還原性離子，則右側(cè)溶液中的Ag+也可以獲得電子生成Ag。

(1)在該酸性廢液中通入空氣，Fe2+被O2氧化為Fe3+，發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，使用空氣，不需增加成本，不需考慮污染，其優(yōu)點(diǎn)是耗費(fèi)少且無(wú)污染。答案為：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；耗費(fèi)少且無(wú)污染；

(2)常溫下，在pH=5的溶液中，c(OH-)=10-9mol/L，Fe3+的最大濃度為 mol·L -1=3.5×10 -11 mol·L -1。答案為：3.5×10 -11 mol·L -1；

(3)在pH=5時(shí)將Fe(OH)3沉淀出來(lái)，此時(shí)c(Al3+)==1.0×10-6mol/L，則Al3+完全沉淀，此時(shí)可能混有的雜質(zhì)是Al(OH)3，可用NaOH溶液將其除去。答案為：Al(OH)3；NaOH；

(4)K閉合時(shí)，指針向左偏轉(zhuǎn)，則電子由右往左遷移，石墨作正極。答案為：正極；

(5)指針向右偏轉(zhuǎn)，則表明左側(cè)(石墨電極)為負(fù)極，右側(cè)(銀電極)為正極，此時(shí)銀電極的反應(yīng)式：Ag＋＋e－==Ag。答案為：Ag＋＋e－==Ag；

(6)結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)分析，Fe3＋和Ag的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為Ag＋Fe3+ Ag＋＋Fe2+。答案為：Ag＋Fe3+ Ag＋＋Fe2+。