Question

【题目】铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。某厂为了变废为宝，将工业废水（含5.00×10-3 mol·L-1的Cr2O72-)处理得到磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4，设计了如下实验流程：

（1）第①步反应的离子方程式是________________________________。

（2）第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外，还有____________________。

（3）为保证磁性材料的质量，应控制第①步反应后所得溶液中Fe2+与Fe3+的比例为______________。在第②步过程中，须持续通入N2，原因是________________________________。

（4）将FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的浊液。浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是________________________________。

（5）某研究性学习小组欲从蚀刻镀铜电路板所得废液(溶质为FeCl2、CuCl2、FeCl3)出发，制备FeCl3·6H2O，请设计制取FeCl3·6H2O的实验步骤：___________________________。 （可选用的试剂：铁粉、盐酸和H2O2溶液）

Answer 1

【答案】 Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O Fe(OH)3和Fe(OH)2 2：3 N2气氛下，防止Fe2+被氧化 4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3+4CO2 向废液中加入足量铁粉，充分反应后过滤；在滤渣中加入足量盐酸，充分反应后过滤；将两次过滤所得滤液合并，向其中加入适量H2O2溶液至Fe2+全部生成Fe3+；将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥得FeCl3·6H2O

【解析】（1）第①步反应是含Cr2O72-的酸性废水与绿矾反应，Cr2O72-被还原为Cr3+，Fe2+被氧化为Fe3+，反应的离子方程式为：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；（2）含Cr3+、Fe2+、Fe3+的溶液与氢氧化钠反应生成Cr(OH)3、Fe(OH)3、Fe(OH)2，故第②步过滤得到的滤渣中主要成分除Cr(OH)3外，还有Fe(OH)3和Fe(OH)2；（3）根据磁性材料Cr0.5Fe1.5FeO4分子组成可知，Fe2+与Fe3+的比例为x:y，则根据化合物各元素化合价代数和为0得：x+y=2.5，0.5×3+2x+3y-2×4=0，解得x=1，y=1.5，故为保证磁性材料的质量，应控制第①步反应后所得溶液中Fe2+与Fe3+的比例为1：1.5=2：3；在第②步过程中，须持续通入N2，原因是N2气氛下，防止Fe2+被氧化；（4）含FeCO3的浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色Fe(OH)3，反应的化学方程式为：4FeCO3+6H2O+O2=4Fe(OH)3+4CO2；（5）某研究性学习小组欲从蚀刻镀铜电路板所得废液(溶质为FeCl2、CuCl2、FeCl3)出发，制备FeCl3·6H2O，必须除去铜离子，将亚铁离子氧化为铁离子，再转化为沉淀，故制取FeCl3·6H2O的实验步骤为：向废液中加入足量铁粉，充分反应后过滤；在滤渣中加入足量盐酸，充分反应后过滤；将两次过滤所得滤液合并，向其中加入适量H2O2溶液至Fe2+全部生成Fe3+；将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥得FeCl3·6H2O。