Question

3．磷及其化合物的應(yīng)用非常廣泛，以廢鐵屑等為原料合成磷酸亞鐵鋰的前驅(qū)體的制備流程如下：

回答下列問題：
（1）H₂O₂的電子式為；Na₂HPO₄的電離方程式為Na₂HPO₄=2Na⁺+HPO₄^2-．
（2）廢鐵屑要用熱的Na₂CO₃溶液洗滌的目的是除去鐵屑表面的油污．
（3）為了加快鐵屑的溶解速率，除適當(dāng)增大硫酸的濃度外，還可采取的措施是加熱（或攪拌、或加入銅片）（任寫一種）；
（4）沉鐵時(shí)，溶液中的Fe³⁺與HPO₄^2-反應(yīng)生成FePO₄?2H₂O沉淀的離子方程式為Fe³⁺+2HPO₄^2-+2H₂O=FePO₄?2H₂O↓+H₂PO₄^-．
（5）FePO₄與Li₂CO₃及C在高溫條件下生成LiFePO₄和CO的化學(xué)方程式為2FePO₄+Li₂CO₃+2C=2LiFePO₄+3CO↑；高溫成型前，常向LiFePO₄中加入少量活性炭，其作用是可以改善成型后LiFePO₄的導(dǎo)電性能和與空氣中O₂反應(yīng)，防止LiFePO₄中的Fe²⁺被氧化．
（6）已知：K_sp[Al（OH）₃]=1×10^-33，K_sp[Fe（OH）₃]=3×10^-39，pH=7.1時(shí)Mn（OH）₂開始沉淀．室溫下，除去MnSO₄溶液中的Fe³⁺、Al³⁺（使其濃度均小于1×10^-6 mol•L^-1），需調(diào)節(jié)溶液pH范圍為5.0＜pH＜7.1．

Answer 1

分析 廢鐵屑加入飽和碳酸鈉的熱容易洗滌表面的油污，水洗滌后加入過量稀硫酸溶解后得到亞鐵鹽溶液，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入Na₂HP0₄，沉鐵時(shí)，溶液中的Fe³⁺與HPO₄^2-反應(yīng)生成FePO₄•2H₂O沉淀，過濾洗滌干燥得到晶體，
（1）雙氧水中兩個(gè)氫原子分別與兩個(gè)氧原子通過共用一對電子結(jié)合，兩個(gè)氧原子之間通過共用1對電子結(jié)合，Na₂HPO₄是強(qiáng)電解質(zhì)水溶液中電離出鈉離子和磷酸氫根離子；
（2）純堿溶液呈堿性，可用于除去廢鐵屑表面的油污；
（3）加快反應(yīng)速率的因素分析，可以攪拌、升溫或增大接觸面積；
（4）沉鐵時(shí)，溶液中的Fe³⁺與HPO₄^2-反應(yīng)生成FePO₄•2H₂O，結(jié)合電荷守恒和原子守恒配平書寫離子方程式；
（5）反應(yīng)過程中鐵元素由+3價(jià)降低到+2價(jià)，Li₂CO₃中的碳元素由+4價(jià)降低到+2價(jià)，碳單質(zhì)中化由0價(jià)升為+2價(jià)，消耗空氣中的O₂，保護(hù)Fe²⁺，防止Fe²⁺被氧化；
（6）pH=7.1時(shí)Mn（OH）₂開始沉淀．室溫下，除去MnSO₄溶液中的Fe³⁺、Al³⁺，結(jié)合Al（OH）₃完全變成沉淀時(shí)的pH、Fe（OH）₃完全變成沉淀時(shí)的pH分析．

解答 解：廢鐵屑加入飽和碳酸鈉的熱容易洗滌表面的油污，水洗滌后加入過量稀硫酸溶解后得到亞鐵鹽溶液，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，加入Na₂HP0₄，沉鐵時(shí)，溶液中的Fe³⁺與HPO₄^2-反應(yīng)生成FePO₄•2H₂O沉淀，過濾洗滌干燥得到晶體，
（1）雙氧水為共價(jià)化合物，分子中存在兩個(gè)氧氫鍵和一個(gè)O-O鍵，雙氧水的電子式為：，Na₂HPO₄是強(qiáng)電解質(zhì)水溶液中電離出鈉離子和磷酸氫根離子，電離方程式為：Na₂HPO₄=2Na⁺+HPO₄^2-，
故答案為：；Na₂HPO₄=2Na⁺+HPO₄^2-；
（2）碳酸鈉溶液中碳酸根離子水解溶液顯堿性，水解過程是吸熱反應(yīng)，升溫促進(jìn)水解，溶液堿性增強(qiáng)，油脂在堿溶液中發(fā)生水解生成溶于水的醇和酸鹽，加入熱的Na₂CO₃溶液除油污，
故答案為：除去鐵屑表面的油污；
（3）攪拌、適當(dāng)升溫、將廢渣碾細(xì)成粉末等均可加快反應(yīng)速率，
故答案為：加熱（或攪拌、或加入銅片）；
（4）溶液中的Fe³⁺與HPO₄^2-反應(yīng)生成FePO₄•2H₂O，反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+2HPO₄^2-+2H₂O=FePO₄?2H₂O↓+H₂PO₄^-，
故答案為：Fe³⁺+2HPO₄^2-+2H₂O=FePO₄?2H₂O↓+H₂PO₄^-；
（5）FePO₄與Li₂CO₃及C在高溫條件下生成LiFePO₄和CO的化學(xué)方程式為2FePO₄+Li₂CO₃+2C=2LiFePO₄+3CO↑，高溫成型前，常向LiFePO₄中加入少量活性炭黑，其作用除了可以改善成型后的LiFePO₄的導(dǎo)電性能外，還能消耗空氣中的氧氣，保護(hù)Fe²⁺，防止Fe²⁺被氧化，
故答案為：2FePO₄+Li₂CO₃+2C=2LiFePO₄+3CO↑；與空氣中O₂反應(yīng)，防止LiFePO₄中的Fe²⁺被氧化；
（6）pH=7.1時(shí)Mn（OH）₂開始沉淀．室溫下，除去MnSO₄溶液中的Fe³⁺、Al³⁺，氫氧化鋁完全變成沉淀時(shí)的pH：Ksp[Al（OH）₃]=1×10^-33=c（Al³⁺）×c³（OH^-），c（Al³⁺）=1×10^-6mol•L^-1，解得：c（OH^-）=1×10^-9mol•L^-1，c（H⁺）=1×10^-5mol•L^-1pH=5，同理Fe（OH）₃完全變成沉淀時(shí)，pH約為3.5，故pH范圍是：5.0＜pH＜7.1，
故答案為：5.0＜pH＜7.1．

點(diǎn)評 本題考查了制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，試題綜合性較強(qiáng)，側(cè)重分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�及化學(xué)計(jì)算能力的綜合考查．