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Fe3+与Fe2+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）以工业碳酸钙（含有少量A12O3、Fe3O4杂质）生产二水合氯化钙（CaC12·2H2O）的方法为：将工业碳酸钙溶于盐酸，________得到CaC12·2H2O。（在横线上补全实验步骤，实验中需用到的试剂和仪器有：盐酸，双氧水，氢氧化钙，冰水，pH计）。有关离子开始沉淀及沉淀完全时的pH见下表

Answer 1

【答案】Cr2O72-+6Fe2++14H+=2 Cr3++6 Fe3++7H2O Fe(OH)3 Fe(OH)2 3:2 防止Fe2+被空气中的氧气氧化 4FeCO3+O2+6H2O=4Fe(OH)3+4CO2 先加入足量的双氧水把Fe2+全部氧化为Fe3+，再加入氢氧化钙并搅拌，用pH计调节溶液的pH为4.7，过滤，向得到的滤液中加盐酸酸化后，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，用冰水洗涤，干燥后即得到CaC12·2H2O。

【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+，据此写出反应的离子方程式；

（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，据此进行分析；

（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、y，进而计算出①步反应后所得溶液中Fe2+与Fe3+的比例；在第②步过程中，在N2气氛围下，Fe2+不易被氧化；

（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，据此写出反应的化学方程式；

（5）将工业碳酸钙溶于盐酸，加入双氧水，把Fe2+氧化为Fe3+，加入氢氧化钙，搅拌，用pH计调节溶液的pH为4.7，过滤，对滤液进行一系列操作可以得到CaCl2·2H2O。

（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；

故答案是：Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6 Fe3++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；

故答案是：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；

故答案是：3:2；防止Fe2+被空气中的氧气氧化；

（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；

故答案是：4FeCO3+O2+6H2O=4Fe(OH)3+4CO2；

（5）将工业碳酸钙溶于盐酸，加入双氧水，把Fe2+氧化为Fe3+，加入氢氧化钙，搅拌，用pH计调节溶液的pH为4.7，过滤，除去氢氧化铝和氢氧化铁沉淀；向滤液中加盐酸酸化，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，冰水洗涤，干燥得到CaCl2·2H2O；

故答案是：先加入足量的双氧水把Fe2+全部氧化为Fe3+，再加入氢氧化钙并搅拌，用pH计调节溶液的pH为4.7，过滤，向得到的滤液中加盐酸酸化后，蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，用冰水洗涤，干燥后即得到CaC12·2H2O。