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-.SO42-)中回收氧化铁流程如下:已知:常温下Ksp2)=1.2×10-11,Ksp2)=2.2×10-16,Ksp3)=3.5×10-38,Ksp3)=1.0×10-33(1)写� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

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^-、SO₄^2-）中回收氧化铁流程如下：

已知：常温下K_sp（Mg （OH）₂）=1.2×10^-11；K_sp（Fe（OH）₂）=2.2×10^-16；K_sp（Fe（OH）₃）=3.5×10^-38；K_sp（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离子反应方程式：

；指出使用空气的优点是：

；
（2）已知Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq）=Fe（OH）₃（s）；△H=-Q₁ kJ/mol，题（1）中每生成1mol含铁微粒时，放热Q₂，请你计算1molFe²⁺全部转化为Fe（OH）₃（s）的热效应：△H=

；
（3）常温下，根据已知条件计算在PH=5的溶液中，理论上下列微粒在该溶液中可存在的最大浓度c（Fe³⁺）=

，c（Mg²⁺）=

；
（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；
（5）指出滤液可能的回收途径（只答一种即可）：

．

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,有关反应热的计算,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质

专题：化学实验基本操作

分析：（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^-9mol?L^-1，根据K_sp[Fe（OH）₃]=3.5×10^-38，K_sp[Mg（OH）₂]=1.2×10^-11，可计算；
（4）根据K_sp[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．
（5）根据滤液中的成分分析用途；

解答： 解：（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，
故答案为：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，耗费少且无污染；
（2）根据盖斯定律由Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq）=Fe（OH）₃（s）；△H=-Q₁ kJ/mol，题（1）中每生成1mol含铁微粒时，放热Q₂，则1 mol Fe²⁺全部Fe³⁺放热为Q₂，Fe³⁺转化为Fe（OH）₃（s）的放热为Q₁，所以1 mol Fe²⁺全部转化为Fe（OH）₃（s）的热效应△H=-（Q₂+Q₁）kJ?mol^-1，
故答案为：-（Q₂+Q₁）kJ?mol^-1；
（3）溶液pH=5，则c（OH^-）=10^-9mol?L^-1，根据K_sp[Fe（OH）₃]=3.5×10^-38，K_sp[Mg（OH）₂]=1.2×10^-11，
则c（Fe³⁺）=

Ksp[Fe(OH)3]

c(OH -) 3

=3.5×10^-11mol?L^-1、c（Mg²⁺）=

Ksp[Mg(OH)2]

c(OH-)2

=1.2×10⁷mol?L^-1，
故答案为：3.5×10^-11mol?L^-1、1.2×10⁷mol?L^-1；
（4）根据K_sp[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．故答案为：Al（OH）₃，NaOH溶液；
（5）根据以上分析，滤液中主要含铵盐，所以可以用着制作氮肥，故答案为：制作氮肥；

点评：本题主要考查了离子的分离及其物质的制备，涉及的内容比较综合，难度较大，考查考生运用金属元素的有关知识分析解决问题的能力．