综合题14.0分
化学

PFS是水处理中重要的絮凝剂,下图是以回收的废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程。

26.酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是__________;PFS中铁元素的化合价为_________;在酸浸槽中,为了提高浸出率,可以采取的措施有_________(写两条)。

27.若废铁屑含有较多铁锈(Fe2O3·xH2O),则酸浸时反应的化学方程式有____________。

28.如果反应釜中用H2O2作氧化剂,则反应的离子方程式为________;生产过程中,发现反应釜中产生了大量的气体,且温度明显升高,其原因可能是___________。

29.聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内。如果溶液酸性过强,造成的后果是________。如果溶液酸性太弱又会生成大量的氢氧化铁沉淀。若溶液中Fe3+的浓度为1mol·L-1,当Fe3+开始沉淀时,涪液的pH约为_________。[已知Fe(OH)3的Ksp≈1.0×10-39]。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

硫酸   +3   加热、搅拌、多次浸取中的两项即可

解析

聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂,以回收的废铁屑为原料,经过粉碎机过筛,选取细小颗粒,增大反应物接触面积,提高“酸浸”反应速率,“酸浸”后将固体残渣过滤,亚铁离子进入反应釜,被氧化剂氧化生成三价铁离子,在酸性条件下聚合,减压生成PFS,据此作答。

(1) 因为PFS中含有酸根离子,酸浸槽以及聚合釜中用到的酸应是硫酸;PFS中铁元素被氧化剂氧化,化合价为+3;在酸浸槽中,为了提高浸出率,可以采取的措施有加热、搅拌、多次浸取等。

故答案为:硫酸   +3   加热、搅拌、多次浸取中的两项即可

考查方向

化学反应流程、化合价、化学反应速率

解题思路

聚合硫酸铁(PFS)是水处理中重要的絮凝剂,以回收的废铁屑为原料,经过粉碎机过筛,选取细小颗粒,增大反应物接触面积,提高“酸浸”反应速率,“酸浸”后将固体残渣过滤,亚铁离子进入反应釜,被氧化剂氧化生成三价铁离子,在酸性条件下聚合,减压生成PFS,据此作答。

易错点

本题考查了化学反应流程、化合价、化学反应速率等,难度较小。

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

Fe2O3·xH2O+3H2SO4===Fe2(SO4)3+(3+x)H2O  Fe+H2SO4=FeSO4+H2

解析

若废铁屑含有较多铁锈(Fe2O3·xH2O),则酸浸时,铁锈和金属铁都可以和稀硫酸发生化学反应,反应的化学方程式有:Fe2O3·xH2O+3H2SO4===Fe2(SO4)3+(3+x)H2O ;Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑。

故答案为:Fe2O3·xH2O+3H2SO4===Fe2(SO4)3+(3+x)H2O  Fe+H2SO4=FeSO4+H2

考查方向

化学方程式的书写

解题思路

若废铁屑含有较多铁锈(Fe2O3·xH2O),则酸浸时,铁锈和金属铁都可以和稀硫酸发生化学反应。

易错点

本题考查了化学方程式的书写,难度较小,不要丢了铁与稀硫酸反应的化学方程式。

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O  加入的H2O2过多,自身发生了分解反应

解析

由于溶液中含有亚铁离子,则反应釜中加入氧化剂的作用是氧化Fe2+,由于不能引入杂质,则氧化剂为H2O2,则反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O;生产过程中,发现反应釜中产生了大量的气体,该气体为氧气,且温度明显升高,其原因可能是加入的H2O2过多,H2O2发生了分解反应。

故答案为:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O  加入的H2O2过多,自身发生了分解反应

考查方向

化学方程式的书写

解题思路

由于溶液中含有亚铁离子,则反应釜中加入氧化剂的作用是氧化Fe2+,为了不引入杂质,则氧化剂为H2O2;生产过程中,发现反应釜中产生了大量的气体,该气体为氧气。

易错点

本题考查了化学方程式的书写,难度较小。

第4小题正确答案及相关解析

正确答案

影响Fe3+与OH-的结合  1

解析

聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内。如果溶液酸性过强,造成的后果是影响Fe3+与OH-的结合,无法形成PFS。如果溶液酸性太弱,氢氧根离子和铁离子又会生成大量的氢氧化铁沉淀。若溶液中Fe3+的浓度为1mol·L-1,当Fe3+开始沉淀时,Fe(OH)3的Ksp≈1.0×10-39,1×c(OH-)3≈1.0×10-39,c(OH-)=10-13mol·L-1,溶液的pH约为1。[已知Fe(OH)3的Ksp≈1.0×10-39]。

故答案为:影响Fe3+与OH-的结合  1

考查方向

溶度积的计算

解题思路

聚合釜中溶液的pH必须控制在一定的范围内。如果溶液酸性过强,造成的后果是影响Fe3+与OH-的结合,无法形成PFS。如果溶液酸性太弱,氢氧根离子和铁离子又会生成大量的氢氧化铁沉淀。若溶液中Fe3+的浓度为1mol·L-1,当Fe3+开始沉淀时,Fe(OH)3的Ksp≈1.0×10-39,1×c(OH-)3≈1.0×10-39,c(OH-)=10-13mol·L-1

易错点

本题考查了酸碱度对化学反应的影响及溶度积的计算,难度一般。