Question

【題目】氧化鐵是一種重要的無機材料，化學性質穩(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－、）中回收氧化鐵流程如圖所示：

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）寫出在該酸性廢液中通入空氣時發(fā)生反應的離子方程式： _________，指出使用空氣比使用氯氣好的原因是__________。

（2）已知Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)=Fe(OH)3(s)　ΔH＝－Q1 kJ·mol－1，題（1）中每生成1 mol含鐵微粒時，放熱Q2，請你計算1 mol Fe2＋全部轉化為Fe(OH)3(s)的熱效應ΔH＝________。

（3）常溫下，根據已知條件計算在pH＝5的溶液中，理論上Fe3＋在該溶液中可存在的最大濃度c(Fe3＋)＝____________。

（4）有人用氨水調節(jié)溶液pH，在pH＝5時將Fe(OH)3沉淀出來，此時可能混有的雜質是________（填化學式，下同），用________試劑可將其除去。

Answer 1

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

【解析】

（1）酸性廢液中通入空氣時，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)點是耗費少且無污染；

（2）根據蓋斯定律計算；

（3）溶液pH=5，則c(OH-)=10-9molL-1，根據Ksp[Fe(OH)3]=3.5×10-38可計算；

（4）根據Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，可計算出溶液pH=5時，c(Al3+)＜1.0×10-5，Al3+也幾乎完全沉淀，故可能混有的雜質是Al(OH)3，Al(OH)3溶于強堿，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，Fe2＋被空氣中的O2所氧化，離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，該方法的優(yōu)點是耗費少且無污染；

（2）4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，1 molFe3+時，放熱Q2，1molFe3+轉化為Fe(OH)3放熱熱量Q1，根據蓋斯定律，1mol Fe2＋全部轉化為Fe(OH)3(s)的熱效應ΔH＝-(Q2＋Q1)kJ·mol－1；

（3）溶液pH＝5，則c(OH－)＝10－9mol·L－1，根據Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝3.5×10－38，可計算出c(Fe3＋)為3.5×10－11 mol·L－1；

（4）根據Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33，可計算出溶液pH＝5 時，Ksp[Al(OH)3]＝c(Al3＋)·c3(OH－)＝3.5×10－33，求得c(Al3＋)＝1.0×10－6 mol·L－1，小于1.0×10-5 mol·L－1，Al3＋也完全沉淀，故可能混有的雜質是Al(OH)3；Al(OH)3溶于強堿溶液，而 Fe(OH)3不溶于強堿溶液，故可用NaOH溶液除去。