Question

【题目】氧化铁是一种重要的无机材料，化学性质稳定，催化活性高，具有良好的耐光性、耐热性和对紫外线的屏蔽性，从某种工业酸性废液（主要含Na＋、Fe2＋、Fe3＋、Mg2＋、Al3＋、Cl－、）中回收氧化铁流程如图所示：

已知：常温下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）写出在该酸性废液中通入空气时发生反应的离子方程式： _________，指出使用空气比使用氯气好的原因是__________。

（2）已知Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)=Fe(OH)3(s)　ΔH＝－Q1 kJ·mol－1，题（1）中每生成1 mol含铁微粒时，放热Q2，请你计算1 mol Fe2＋全部转化为Fe(OH)3(s)的热效应ΔH＝________。

（3）常温下，根据已知条件计算在pH＝5的溶液中，理论上Fe3＋在该溶液中可存在的最大浓度c(Fe3＋)＝____________。

（4）有人用氨水调节溶液pH，在pH＝5时将Fe(OH)3沉淀出来，此时可能混有的杂质是________（填化学式，下同），用________试剂可将其除去。

Answer 1

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

【解析】

（1）酸性废液中通入空气时，Fe2+被空气中的氧气所氧化，离子方程式为4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O．该方法的优点是耗费少且无污染；

（2）根据盖斯定律计算；

（3）溶液pH=5，则c(OH-)=10-9molL-1，根据Ksp[Fe(OH)3]=3.5×10-38可计算；

（4）根据Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-33，可计算出溶液pH=5时，c(Al3+)＜1.0×10-5，Al3+也几乎完全沉淀，故可能混有的杂质是Al(OH)3，Al(OH)3溶于强碱，而Fe(OH)3不溶，故可用NaOH溶液除去。

（1）酸性废液中通入空气时，Fe2＋被空气中的O2所氧化，离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，该方法的优点是耗费少且无污染；

（2）4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，1 molFe3+时，放热Q2，1molFe3+转化为Fe(OH)3放热热量Q1，根据盖斯定律，1mol Fe2＋全部转化为Fe(OH)3(s)的热效应ΔH＝-(Q2＋Q1)kJ·mol－1；

（3）溶液pH＝5，则c(OH－)＝10－9mol·L－1，根据Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝3.5×10－38，可计算出c(Fe3＋)为3.5×10－11 mol·L－1；

（4）根据Ksp[Al(OH)3]＝1.0×10－33，可计算出溶液pH＝5 时，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，故可能混有的杂质是Al(OH)3；Al(OH)3溶于强碱溶液，而 Fe(OH)3不溶于强碱溶液，故可用NaOH溶液除去。