Question

【题目】I．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，从某种酸性工业废液(主要含Na+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、Cl-、SO42-)中回收氧化铁的流程如图所示：

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的反应的离子方程式：_________________，使用空气的优点是_____。

(2)常温下，在pH=5的溶液中Fe3+存在的最大浓度为_____。

(3)有人利用氨水调节溶液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。

II．某研究性学习小组为探究Fe3＋与Ag反应，进行如下实验：按下图连接装置并加入药品(盐桥中的物质不参与反应)。

(4)K闭合时，指针向左偏转，石墨作____(填“正极”或“负极”)。

(5)当指针归零后，向左侧U形管中滴加几滴FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，写出此时银电极的反应式：_____。

(6)结合上述实验分析，写出Fe3＋和Ag反应的离子方程式：____。

Answer 1

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

【解析】

I．某种酸性工业废液(主要含Na+、Fe2+、Fe3+、Mg2+、Al3+、Cl-、SO42-)中通入足量的空气，Fe2+被氧化为Fe3+；加入氨水，Fe3+、Al3+、Mg2+都会转化为沉淀，所以要想获得比较纯净的氧化铁，加入氨水时，需控制溶液的pH，只允许Fe3+生成Fe(OH)3沉淀。

II．在此盐析溶液中，Fe3+只能得电子，则Ag失电子，从而形成原电池；若U形管的左侧溶液中含有还原性离子，则右侧溶液中的Ag+也可以获得电子生成Ag。

(1)在该酸性废液中通入空气，Fe2+被O2氧化为Fe3+，发生的反应的离子方程式：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，使用空气，不需增加成本，不需考虑污染，其优点是耗费少且无污染。答案为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O；耗费少且无污染；

(2)常温下，在pH=5的溶液中，c(OH-)=10-9mol/L，Fe3+的最大浓度为 mol·L -1=3.5×10 -11 mol·L -1。答案为：3.5×10 -11 mol·L -1；

(3)在pH=5时将Fe(OH)3沉淀出来，此时c(Al3+)==1.0×10-6mol/L，则Al3+完全沉淀，此时可能混有的杂质是Al(OH)3，可用NaOH溶液将其除去。答案为：Al(OH)3；NaOH；

(4)K闭合时，指针向左偏转，则电子由右往左迁移，石墨作正极。答案为：正极；

(5)指针向右偏转，则表明左侧(石墨电极)为负极，右侧(银电极)为正极，此时银电极的反应式：Ag＋＋e－==Ag。答案为：Ag＋＋e－==Ag；

(6)结合上述实验分析，Fe3＋和Ag的反应是一个可逆反应，反应的离子方程式为Ag＋Fe3+ Ag＋＋Fe2+。答案为：Ag＋Fe3+ Ag＋＋Fe2+。