Question

16．聚合硫酸鐵鋁（PFAS）是一種新型高效水處理劑．利用硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₃O₄、FeO、SiO₂等）為鐵源，粉煤灰（主要成分為Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO等）為鋁源，制備PFAS的工藝流程如下：

（1）“堿溶”時，粉煤灰發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O
（2）“酸溶Ⅱ”時，F(xiàn)e₃O₄發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O
（3）“濾渣Ⅰ”、“濾渣Ⅱ”在本流程中能加以利用的是濾渣Ⅰ
（4）“氧化”時應(yīng)控制溫度不超過57℃，其原因是溫度過高，H₂O₂會分解
（5）“氧化”時若用MnO₂代替H₂O₂，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺═2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O．

Answer 1

分析 粉煤灰（主要成分為Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO等），加入NaOH溶液使Al₂O₃溶解，其方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，氧化鐵、氧化亞鐵和氫氧化鈉不反應(yīng)，通入過量CO₂，發(fā)生的反應(yīng)為CO₂+NaAlO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；再加入H₂SO₄時，其反應(yīng)原理為2Al（OH）₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+6H₂O，結(jié)晶得到Al₂（SO₄）₃晶體；硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₃O₄、FeO、SiO₂等），向硫鐵礦燒渣中加入H₂SO₄，其方程式為FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O，F(xiàn)e₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O，二氧化硅與硫酸不反應(yīng)，加入過氧化氫氧化亞鐵鹽為鐵鹽，結(jié)晶Ⅰ結(jié)晶Ⅱ制備PFAS，
（1）加入NaOH溶液使Al₂O₃溶解生成偏鋁酸鈉和水；
（2）四氧化三鐵和酸反應(yīng)生成鐵鹽、亞鐵鹽、水；
（3）“濾渣Ⅰ”中含有Fe₂O₃、FeO，“濾渣Ⅱ”中含有SiO₂，根據(jù)工藝流程，濾渣Ⅰ可加以利用；
（4）H₂O₂氧化Fe²⁺時，溫度不能過高，其原因是溫度過高，H₂O₂會分解；
（5）“氧化”時若MnO₂用代替H₂O₂，發(fā)生反應(yīng)是酸溶液中二氧化錳氧化亞鐵離子為鐵離子，二氧化錳被還原為錳離子；

解答 解：粉煤灰（主要成分為Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO等），加入NaOH溶液使Al₂O₃溶解，其方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，氧化鐵、氧化亞鐵和氫氧化鈉不反應(yīng)，通入過量CO₂，發(fā)生的反應(yīng)為CO₂+NaAlO₂+2H₂O=Al（OH）₃↓+NaHCO₃；再加入H₂SO₄時，其反應(yīng)原理為2Al（OH）₃+3H₂SO₄=Al₂（SO₄）₃+6H₂O，結(jié)晶得到Al₂（SO₄）₃晶體；硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₃O₄、FeO、SiO₂等），向硫鐵礦燒渣中加入H₂SO₄，其方程式為FeO+H₂SO₄=FeSO₄+H₂O，F(xiàn)e₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O，二氧化硅與硫酸不反應(yīng)，加入過氧化氫氧化亞鐵鹽2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O為鐵鹽，結(jié)晶Ⅰ結(jié)晶Ⅱ制備PFAS；
（1）氧化鋁為兩性氧化物，“堿溶”時，Al₂O₃發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；
（2）四氧化三鐵中鐵$\frac{1}{3}$為+2，$\frac{2}{3}$為+3，“酸溶Ⅱ”時，F(xiàn)e₃O₄發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O，
故答案為：Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O；
（3）依據(jù)上述分析可知，“濾渣Ⅰ”中含有Fe₂O₃、FeO，“濾渣Ⅱ”中含有SiO₂，根據(jù)工藝流程，濾渣Ⅰ可加以利用，
故答案為：濾渣Ⅰ；
（4）過氧化氫氧化亞鐵鹽為鐵鹽，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，H₂O₂氧化Fe²⁺時，“氧化”時應(yīng)控制溫度不超過57℃，其原因是溫度不能過高，其原因是溫度過高，H₂O₂會分解，
故答案為：溫度過高，H₂O₂會分解；
（5）“氧化”時若用MnO₂代替H₂O₂，發(fā)生反應(yīng)是酸溶液中二氧化錳氧化亞鐵離子為鐵離子，二氧化錳被還原為錳離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺═2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+MnO₂+4H⁺═2Fe³⁺+Mn²⁺+2H₂O．

點評 本題考查了物質(zhì)制備實驗工廠分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，離子方程式、化學(xué)方程式書寫方法，鹽類水解分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．