Question

【題目】金屬加工前常用鹽酸對金屬表面氧化物進行清洗，會產生酸洗廢水。pH在2左右的某酸性廢水含鐵元素質量分數約3%，其他金屬元素如銅、鎳、鋅濃度較低，綜合利用酸洗廢水可制備三氯化鐵。制備過程如下：

相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如下表：

	Fe(OH)3	Cu(OH)2	Ni(OH)2	Zn(OH)2
開始沉淀的pH	1.5	4.2	7.1	5.4
沉淀完全的pH	3.7	6.7	9.2	8.0

回答下列問題：

(1)“中和”時調節pH至________，有利于后續制備得純度較高的產品。

(2)處理酸洗廢水中和后的濾渣，使鐵元素浸出。按照不同的固液比投入“過濾”后濾渣和工業鹽酸進行反應的鐵浸出率如圖所示，實際生產中固液比選擇1.5∶1的原因是__________________。

(3)寫出“氧化”中發生反應的離子方程式：____________________________________。

(4)“酸溶”后需根據溶液中Fe2＋含量確定氧化劑的投入量。用K2Cr2O7標準溶液測定Fe2＋(Cr2O被還原為Cr3＋)的含量，該反應離子方程式為____________________________。

(5) 將三氯化鐵溶液在一定條件下________、________、過濾、洗滌、在氯化氫氣氛中干燥得FeCl3·6H2O晶體，在實驗室過濾裝置中洗滌固體的方法是___________________。

Answer 1

【答案】3.7～4.2 固液比大則鐵浸出率低；固液比小則過稀的FeCl3溶液蒸發濃縮需消耗過多的能量，提高了成本 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O 蒸發濃縮 冷卻結晶 加蒸餾水至恰好浸沒固體，待水自然流出，重復2～3次

【解析】

根據酸洗廢水制備三氯化鐵晶體的流程圖，緊扣實驗目的，綜合運用所學知識，特別是混合物分離提純原理，分析每一步操作所用試劑的作用，從而解答有關問題。

(1)從流程圖看，要制備純度較高的產品，“中和”時應使鐵元素進入沉淀，雜質離子留在溶液中，故調節pH至3.7～4.2。

(2)從圖中可以看出，酸浸時經過相同時間，固液比越大鐵浸出率越低；相反，若固液比太小，則浸取液中FeCl3的濃度太小，增加了蒸發濃縮的能耗，提高了生產成本。

(3)“酸溶”所得溶液中可能含有少量Fe2+，用雙氧水將其“氧化”為Fe3+，離子方程式為2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O。

(4)用K2Cr2O7標準溶液測定Fe2＋，Cr2O72－被還原為Cr3＋，Fe2+被氧化為Fe3+，該反應離子方程式為6Fe2＋＋Cr2O72-＋14H＋＝6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O。

(5)FeCl3溶解度隨著溫度升高而增大，要從三氯化鐵溶液制得FeCl3·6H2O晶體，將溶液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、在氯化氫氣氛中干燥晶體。過濾后，洗滌固體的方法是向過濾器中加蒸餾水浸沒固體，待水自然流出，重復2～3次。