Question

【題目】PFS是水處理中重要的絮凝劑,下圖是以回收的廢鐵屑為原料制備PFS的一種工藝流程。

(1)酸浸槽以及聚合釜中用到的酸應(yīng)是__________；PFS中鐵元素的化合價(jià)為__________；在酸浸槽中,為了提高浸出率，可以采取的措施有_________（寫(xiě)兩條）。

(2)若廢鐵屬含有較多鐵銹（Fe2O3·xH2O），則酸浸時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式有_____________。

(3)如果反應(yīng)釜中用H2O2作氧化劑，則反應(yīng)的離子方程式為________；生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜中產(chǎn)生了大量的氣體，且溫度明顯升高，其原因可能是___________。

(4)聚合釜中溶液的pH必須控制在一定的范圍內(nèi)。如果溶液酸性過(guò)強(qiáng)，造成的后果是________。如果溶液酸性太弱又會(huì)生成大量的氫氧化鐵沉淀。若溶液中Fe3+的濃度為1mol·L-1，當(dāng)Fe3+開(kāi)始沉淀時(shí)，涪液的pH約為_________。［已知Fe(OH)3的Ksp≈1.0×10-39］。

Answer 1

【答案】 H2SO4 +3 填加熱、攪拌、多次浸取中的兩項(xiàng)即可 Fe2O3·xH2O+3H2SO4=Fe2(SO4)3+(3+x)H2O Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O 加入的H2O2過(guò)多，自身發(fā)生了分解反應(yīng) 影響Fe3+與OH-的結(jié)合（合理答案均可） 1

【解析】（1）絮凝劑是硫酸鹽，制備時(shí)不能引入雜質(zhì)，要用硫酸酸浸，根據(jù)[Fe2（OH）n（SO4）（3-n/2）]m化合價(jià)代數(shù)和為0，令Fe的化合價(jià)為x得：2x-n-6+2*n/2=0，得x=3，PFS中鐵元素的化合價(jià)為+3價(jià)，在酸浸槽中,為了提高浸出率，可以采取的措施有加熱、攪拌、多次浸取等；

（2）酸浸相當(dāng)于堿性氧化物與酸反應(yīng)，Fe2O3溶解后，鐵與酸反應(yīng)產(chǎn)生H2，方程式為Fe2O3·xH2O+3H2SO4=Fe2(SO4)3+(3+x)H2O ，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ ；

（3）H2O2作氧化劑，將溶液中Fe2＋ 氧化成Fe3＋ ,離子方程式為：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，加入的H2O2過(guò)多，H2O2不穩(wěn)定，受熱會(huì)分解，生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜中產(chǎn)生了大量的氣體，且溫度明顯升高，其原因可能是加入的H2O2過(guò)多，自身發(fā)生了分解反應(yīng)；

(4)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋ ，酸性過(guò)強(qiáng)，F(xiàn)e3＋水解平衡逆向移動(dòng)，不利于Fe(OH)3 的生成。若溶液中Fe3+的濃度為1mol·L-1，當(dāng)Fe3+開(kāi)始沉淀時(shí)，溶液的pH約為所以 Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-39=c(Fe3＋)·c3(OH－),帶入c(Fe3＋)=1mol/L,1.0×10-39=1mol·L-1·c3(OH－)，解得c(OH－)=10-13mol·L-1，則c(H＋ )=0.11mol·L-1, 所以PH=1。