Question

(16分)钢厂酸洗废液(成分如下表所示)在工业生产中还具有很多用途。

（1）欲检验该酸洗废液中含有的少量Fe³⁺，最宜选用的试剂是_____溶液；为检验其中的Fe²⁺，某同学设计了如下实验：取该酸洗废液少许加入试管中，滴入几滴酸性KMnO₄溶液后发现紫色消失。该同学得出结论：该溶液中含有Fe²⁺。大家认为该同学的实验设计不合理，理由是____________________________(用必要的文字和离子方程式解释)。

（2）采用石墨作电极电解上述酸洗废液时，初始阶段，阳极板上有气泡生成，此时与该现象有关的阳极电极反应式为______；向上述酸洗废液中加入KOH溶液中和后，在合适的电压下电解，可在__________(填“阴”或“阳”)极生成高铁酸钾(K₂FeO₄)。

（3）利用上述酸洗废液、含铝矿石(主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃和SiO₂)以及新制的硅酸(活化硅酸)，制备聚硅酸氯化铝铁絮凝剂(简称PAFSC)，具体方法如下：

①适当调高滤液A的pH，Al³⁺和Fe²⁺转化为沉淀，原因是______________(请用沉淀溶解平衡的理论解释)。

②PAFSC絮凝剂净化水的过程中，Al³⁺参与反应的离子方程式为________________。

③25℃时，PAFSC的除浊效果随溶液pH的变化如图所示(图中的NTU为浊度单位)，则在下列pH范围中，PAFSC除浊效果最佳的是______(填下列序号字母)。

a．4～5         b．5～7         c．7～8         d．8～9

25℃时，pH>7且随pH增大，PAFSC的除浊效果明显变差，原因是碱性增强，使胶体发生了_____现象。

Answer

（1）（5分）KSCN；酸性KMnO4溶液会氧化Cl-，导致紫色消失，

2MnO4-+10Cl-+16H+＝2Mn2++5Cl2↑+8H2O（3分）

（2）（4分）2Cl--2e-=Cl2↑；阳

（3）（7分）①调高溶液pH，溶液中[OH-]增大，从而使Al(OH)3和Fe(OH)3的Qc大于其Ksp

（或调高溶液pH，溶液中[OH-]增大，从而使Al(OH)3和Fe(OH)3的沉淀溶解平衡向沉淀方向移动）

②Al3++3H2O=Al(OH)3（胶体）+3H+

③b；聚沉（1分）

【解析】

试题分析：（1）检验该酸洗废液中含有的少量Fe3+，最宜选用的试剂是KSCN溶液；该酸性废液中的Fe2＋、Cl－均有还原性，都能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使酸性高锰酸钾溶液褪色，该同学的实验设计不合理，理由是酸性KMnO4溶液会氧化Cl-，导致紫色消失，2MnO4-+10Cl-+16H+＝2Mn2++5Cl2↑+8H2O。（2）用石墨作电极电解酸洗废液时，初始阶段，阳极板上Cl－放电生成氯气，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑；向上述酸洗废液中加入KOH溶液中和后，在合适的电压下电解，Fe3+、Fe2＋转化为FeO42—，化合价升高发生氧化反应，可在阳极生成高铁酸钾(K2FeO4)。（3）① 适当调高滤液A的pH，Al3+和Fe2+转化为沉淀，原因是调高溶液pH，溶液中[OH-]增大，从而使Al(OH)3和Fe(OH)3的Qc大于其Ksp。②PAFSC絮凝剂净化水的过程中，Al3+参与反应的离子方程式为Al3++3H2O=Al(OH)3（胶体）+3H+ 。③分析题给图像知，25℃时pH在5～7时PAFSC的除浊效果最佳，选b。25℃时，pH>7且随pH增大，PAFSC的除浊效果明显变差，原因是碱性增强，使胶体发生了聚沉现象。

考点：以钢厂酸洗废液的再利用为载体考查离子检验，化学实验方案的分析、评价，电解原理，胶体的性质和应用及图像分析能力。