Question

氧化铁是一种重要的无机材料，化学性质稳定，催化活性高，具有良好的耐光性、耐热性和对紫外线的屏蔽性，从某种工业酸性废液（主要含Na⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Cl^﹣、SO₄^2﹣）中回收氧化铁流程如图：

已知：常温下K_sp[Mg(OH)₂]=1.2×10^﹣11； K_sp[Fe(OH)₂]=2.2×10^﹣16；K_sp[Fe(OH)₃]=3.5×10^﹣38；K_sp[Al(OH)₃]=1.0×10^﹣33。

（1）写出在该酸性废液中通入空气时发生的离子反应方程式_____。

（2）常温下，根据已知条件在pH=5的溶液中，理论上下列微粒在该溶液中可存在的最大浓度c(Fe³⁺)=_____。

（3）有人用氨水调节溶液pH，在pH=5时将Fe(OH)₃沉淀出来，此时可能混有的杂质是_____（填化学式，下同），用_____试剂可将其除去。

Answer

4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O； 3.5×10－11mol·L－1 Al(OH)3 NaOH

【解析】

(1)酸性废液中含有Fe2＋，Fe2＋能被氧气氧化进行分析；

(2)根据溶度积进行计算；

(3)根据溶度积进行分析和计算。

(1)酸性废液中含有Fe2＋，Fe2＋能被O2氧化，因此离子方程式为4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O；

答案：4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O；

(2)溶液的pH=5，则溶液c(OH－)=mol·L－1=10－9mol·L－1，根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3＋)×c3(OH－)，代入数值，得到c(Fe3＋)=mol·L－1=3.5×10－11mol·L－1；

答案：3.5×10－11mol·L－1；

(3) 溶液的pH=5，则溶液c(OH－)=mol·L－1=10－9mol·L－1，Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2＋)×c2(OH－)代入数值，c(Mg2＋)=1.2×107mol·L－1，说明Mg2＋没有出现沉淀，Ksp[Al(OH)3]=c(Al3＋)×c3(OH－)，代入数值，得出c(Al3＋)=10－6mol·L－1<1×10－5mol·L－1，说明Al3＋几乎完全沉淀，混有的杂质为Al(OH)3，Al(OH)3属于两性氢氧化物，Fe(OH)3为碱性氢氧化物，因此需要加入NaOH溶液溶解Al(OH)3；

答案：Al(OH)3；NaOH。