Question

【題目】PFS是水處理中重要的絮凝劑,下圖是以回收的廢鐵屑為原料制備PFS的一種工藝流程。

(1)酸浸槽以及聚合釜中用到的酸應是__________；PFS中鐵元素的化合價為__________；在酸浸槽中,為了提高浸出率，可以采取的措施有_________（寫兩條）。

(2)若廢鐵屬含有較多鐵銹（Fe2O3·xH2O），則酸浸時反應的化學方程式有_____________。

(3)如果反應釜中用H2O2作氧化劑，則反應的離子方程式為________；生產過程中，發現反應釜中產生了大量的氣體，且溫度明顯升高，其原因可能是___________。

(4)聚合釜中溶液的pH必須控制在一定的范圍內。如果溶液酸性過強，造成的后果是________。如果溶液酸性太弱又會生成大量的氫氧化鐵沉淀。若溶液中Fe3+的濃度為1mol·L-1，當Fe3+開始沉淀時，涪液的pH約為_________。［已知Fe(OH)3的Ksp≈1.0×10-39］。

Answer 1

【答案】 H2SO4 +3 填加熱、攪拌、多次浸取中的兩項即可 Fe2O3·xH2O+3H2SO4=Fe2(SO4)3+(3+x)H2O Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 加入的H2O2過多，自身發生了分解反應 影響Fe3+與OH-的結合（合理答案均可） 1

【解析】（1）絮凝劑是硫酸鹽，制備時不能引入雜質，要用硫酸酸浸，根據[Fe2（OH）n（SO4）（3-n/2）]m化合價代數和為0，令Fe的化合價為x得：2x-n-6+2*n/2=0，得x=3，PFS中鐵元素的化合價為+3價，在酸浸槽中,為了提高浸出率，可以采取的措施有加熱、攪拌、多次浸取等；

（2）酸浸相當于堿性氧化物與酸反應，Fe2O3溶解后，鐵與酸反應產生H2，方程式為Fe2O3·xH2O+3H2SO4=Fe2(SO4)3+(3+x)H2O ，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ ；

（3）H2O2作氧化劑，將溶液中Fe2＋ 氧化成Fe3＋ ,離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，加入的H2O2過多，H2O2不穩定，受熱會分解，生產過程中，發現反應釜中產生了大量的氣體，且溫度明顯升高，其原因可能是加入的H2O2過多，自身發生了分解反應；

(4)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋ ，酸性過強，Fe3＋水解平衡逆向移動，不利于Fe(OH)3 的生成。若溶液中Fe3+的濃度為1mol·L-1，當Fe3+開始沉淀時，溶液的pH約為所以 Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39=c(Fe3＋)·c3(OH－),帶入c(Fe3＋)=1mol/L,1.0×10-39=1mol·L-1·c3(OH－)，解得c(OH－)=10-13mol·L-1，則c(H＋ )=0.11mol·L-1, 所以PH=1。