Question

铁是地壳中含量第二的金属元素，其单质、合金化合物在生产生活中的应用广泛。

（一）工业废水中有一定量的Cr₂O₇^2--和CrO₄^2-，它们会对人类及生态系统产生很大的危害，必须进行处理。常用的处理方法是电解法，该法用Fe作电极电解含Cr₂O₇^2-的酸性废水，随着电解的进行，阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)₃沉淀。

（1）用Fe作电极的目的是____________________________________________________。

（2）阴极附近溶液pH升高的原因是___________（用电极反应式解释）；溶液中同时生成的沉淀还有___________。

（二）氮化铁磁粉是一种磁记录材料，利用氨气在400℃以上分解得到的氮原子渗透到高纯铁粉中可制备氮化铁。制备高纯铁涉及的主要生产流程如下：

已知：①某赤铁矿石含60.0Fe₂O₃、3.6% FeO，还含有Al₂O₃、MnO₂、CuO等。

②部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：

（3）步骤②中加双氧水的目的是__________________，pH控制在3.4的作用是_______________________；已知25℃时，K_sp[Cu(OH) ₂] =2.0×10^-20，该温度下反应：Cu²⁺+2H₂O Cu(OH) ₂+2H⁺的平衡常数K=_______。

（4）如何判断步骤③中沉淀是否洗涤干净？_____________________________________。

 

Answer 1

【答案】

(14分)

（1）提供还原剂Fe²⁺(2分)

（2）2H⁺+2e^-=H₂↑ （或2H₂O-2e^-= H²↑+2OH^-）(2分)；Fe(OH)₃ (1分)

（3）将溶液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺(1分)；使溶液中的Fe³⁺ 完全沉淀，而其他金属离子不沉淀(1分)；

 5.0×10^-9(2分)

（4）取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，则表明沉淀没有洗净；若无白色沉淀生成，则表明沉淀已洗净(2分)

【解析】

试题分析：

（1）Fe作电极的目的是提供还原剂Fe²⁺ 与Cr₂O₇^2-反应。

（2）H⁺在阴极放电：2H⁺+2e^-=H₂↑，导致附近溶液pH升高；

附近溶液pH升高使得Fe³⁺+3H₂OFe(OH)₃+3H⁺，平衡正移出现Fe(OH)₃沉淀，

（3）根加双氧水的目的是将溶液中的Fe²⁺氧化成Fe³⁺，通过调节pH到3.4除去Fe³⁺；K_sp[Cu(OH) ₂] =c(Cu²⁺)×c²(OH^-)=2.0×10^-20, K= c²(H⁺)/ c(Cu²⁺)=K²_W/ K_sp[Cu(OH) ₂]= 5.0×10^-9。

（4）检验方法：取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加BaCl₂溶液，若有白色沉淀生成，则表明沉淀没有洗净；若无白色沉淀生成，则表明沉淀已洗净

考点：本题考查氧化还原、沉淀的生成、化学实验、电池等相关知识。。