Question

【题目】金属加工前常用盐酸对金属表面氧化物进行清洗，会产生酸洗废水。pH在2左右的某酸性废水含铁元素质量分数约3%，其他金属元素如铜、镍、锌浓度较低，综合利用酸洗废水可制备三氯化铁。制备过程如下：

相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表：

	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Ni(OH)2	Zn(OH)2
开始沉淀的pH	1.5	4.2	7.1	5.4
沉淀完全的pH	3.7	6.7	9.2	8.0

回答下列问题：

(1)“中和”时调节pH至________，有利于后续制备得纯度较高的产品。

(2)处理酸洗废水中和后的滤渣，使铁元素浸出。按照不同的固液比投入“过滤”后滤渣和工业盐酸进行反应的铁浸出率如图所示，实际生产中固液比选择1.5∶1的原因是__________________。

(3)写出“氧化”中发生反应的离子方程式：____________________________________。

(4)“酸溶”后需根据溶液中Fe2＋含量确定氧化剂的投入量。用K2Cr2O7标准溶液测定Fe2＋(Cr2O被还原为Cr3＋)的含量，该反应离子方程式为____________________________。

(5) 将三氯化铁溶液在一定条件下________、________、过滤、洗涤、在氯化氢气氛中干燥得FeCl3·6H2O晶体，在实验室过滤装置中洗涤固体的方法是___________________。

Answer 1

【答案】3.7～4.2 固液比大则铁浸出率低；固液比小则过稀的FeCl3溶液蒸发浓缩需消耗过多的能量，提高了成本 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O 蒸发浓缩 冷却结晶 加蒸馏水至恰好浸没固体，待水自然流出，重复2～3次

【解析】

根据酸洗废水制备三氯化铁晶体的流程图，紧扣实验目的，综合运用所学知识，特别是混合物分离提纯原理，分析每一步操作所用试剂的作用，从而解答有关问题。

(1)从流程图看，要制备纯度较高的产品，“中和”时应使铁元素进入沉淀，杂质离子留在溶液中，故调节pH至3.7～4.2。

(2)从图中可以看出，酸浸时经过相同时间，固液比越大铁浸出率越低；相反，若固液比太小，则浸取液中FeCl3的浓度太小，增加了蒸发浓缩的能耗，提高了生产成本。

(3)“酸溶”所得溶液中可能含有少量Fe2+，用双氧水将其“氧化”为Fe3+，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O。

(4)用K2Cr2O7标准溶液测定Fe2＋，Cr2O72－被还原为Cr3＋，Fe2+被氧化为Fe3+，该反应离子方程式为6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋＝6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O。

(5)FeCl3溶解度随着温度升高而增大，要从三氯化铁溶液制得FeCl3·6H2O晶体，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、在氯化氢气氛中干燥晶体。过滤后，洗涤固体的方法是向过滤器中加蒸馏水浸没固体，待水自然流出，重复2～3次。