Question

【題目】三氯化鐵在印刷、醫(yī)藥、顏料、污水處理以及有機(jī)合成催化劑方面有重要的應(yīng)用。工業(yè)上常以廢鐵屑（含有SiO2、Al2O3、MgO、Fe2O3等雜質(zhì)）為原料制備氯化鐵。其生產(chǎn)流程如圖：

已知：氫氧化物的Ksp如下表：

氫氧化物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3	Mg(OH)2
Ksp	1.0×10-36	1.6×10-14	2.0×10-33	1.2×10-11

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）物質(zhì)X可以選用下列物質(zhì)中的____（選填序號(hào)）

A．NaCl B．FeCl3 C．H2O2 D．H2SO4

（2）濾液Ⅰ加入NaOH固體的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH（忽略加入NaOH固體以后溶液體積的變化）。已知濾液Ⅰ中c(Fe3+)為1.0 mol·L-1，c(Al3+)為0.03 mol·L-1，c(Mg2+)為0.01 mol·L-1，當(dāng)Fe3+恰好沉淀完全時(shí)[c(Fe3+)=1×10-5 mol·L-1]，Al3+是否已經(jīng)開(kāi)始沉淀______（填“是”或“否”）。

（3）寫(xiě)出濾渣1加NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_____________________。

（4）生產(chǎn)流程中最后“從FeCl3溶液得到無(wú)水FeCl3固體”的操作分為兩步：第一步，先冷卻結(jié)晶得到FeCl3·6H2O晶體；第二步，制無(wú)水FeCl3固體。第二步的正確操作是_____。

（5）FeCl3具有凈水作用，但易腐蝕設(shè)備，而聚合氯化鐵是一種新型的絮凝劑，處理污水比FeCl3高效，且腐蝕性小。

①FeCl3凈水的原理是____________________（用離子方程式表示）

②通過(guò)控制條件生成聚合氯化鐵，離子方程式為xFe3＋＋yH2OFex(OH)y(3x-y)+＋yH＋，欲增加聚合氯化鐵的產(chǎn)率可采取的方法是_____（填字母）。

a．降溫　 b．加氨水 c．加入NH4Cl d．加入NaHCO3

Answer 1

【答案】C 是 Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O 在HCl氣流中加熱 Fe3+＋3H2O3Fe(OH)3+3H+ b、d

【解析】

廢鐵屑中加入鹽酸，過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)二氧化硅，濾液1加入過(guò)氧化氫溶液將亞鐵離子氧化為鐵離子，然后加入氫氧化鈉固體并控制pH，使鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為沉淀，過(guò)濾之后得濾渣1(含有氫氧化鐵和氫氧化鋁)，加入氫氧化鈉溶液除去氫氧化鋁，過(guò)濾得濾渣2即為氫氧化鐵，加入過(guò)量的鹽酸將其轉(zhuǎn)化為氯化鐵，在氯化氫的氛圍下加熱即可得到無(wú)水氯化鐵固體。

(1)加入H2O2溶液，使濾液Ⅰ中的Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，便于制備FeCl3；

(2)當(dāng)Fe3+恰好沉淀完全時(shí)，c(Fe3+)=1×10-5 mol·L-1，根據(jù)Ksp(Fe(OH)3)=1.0×10-36 可知此時(shí)c(OH-)3= mol3·L-3，又c(Al3+)為0.03 mol·L-1，所以此時(shí)有：c(Al3+)·c(OH-)3=0.03×1.0×10-31=3×10-33＞Ksp (Al(OH)3)=2.0×10-33，所以當(dāng)Fe3+恰好沉淀完全時(shí)，Al3+已經(jīng)開(kāi)始沉淀；

(3)濾渣1加NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Al(OH)3 + OH- = AlO2- + 2H2O；

(4)由FeCl3·6H2O晶體制無(wú)水FeCl3固體時(shí)，在加熱脫水時(shí)為防止鐵離子水解，所以正確操作是：在HCl氣流中加熱；

(5)①FeCl3凈水的原理是：Fe3+＋3H2O3Fe(OH)3+3H+，生成的Fe(OH)3膠體吸附雜質(zhì)；

②水解是吸熱反應(yīng)，降溫會(huì)降低聚合氯化鐵的產(chǎn)率；加氨水，消耗生成的H+，促使反應(yīng)向右進(jìn)行，會(huì)增大聚合氯化鐵的產(chǎn)率；加入NH4Cl后，NH4+水解會(huì)生成H+(NH4+ +H2ONH3·H2O+H+)，所以會(huì)抑制Fe3+的水解，平衡向左移動(dòng)，降低聚合氯化鐵的產(chǎn)率；加入NaHCO3，HCO3-與溶液中生成的H+反應(yīng)生成CO2和H2O， 平衡向右移動(dòng)，會(huì)增大聚合氯化鐵的產(chǎn)率。