Question

酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO₂、ZnCl₂和NH₄Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示：

化合物	Zn(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
Ksp近似值	10^－^17	10^－^17	10^－^39

(1)Fe(OH)₃沉淀溶解平衡常数(K_sp)的表达式是什么？__________________。

(2)Fe(OH)₃能否溶于稀硫酸？________。试用沉淀溶解平衡理论解释。____________。

(3)常温下，若使FeCl₃溶液中的Fe^3＋沉淀完全，需加入NaOH溶液调整溶液的pH为多少？(离子浓度小于1×10^－5 mol·L^－1时，即可认为该离子沉淀完全)_____________。

(4)向等物质的量浓度的Zn^2＋、Fe^3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先产生的沉淀是什么？_____________。

(5)若在ZnCl₂溶液中混有少量的Fe^2＋，应如何除去？_________。

Answer

Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－) 能 在沉淀溶解平衡Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)中加入稀H2SO4时，H＋与OH－发生中和反应，上述平衡右移，故Fe(OH)3可溶于稀硫酸 Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1×10－5×c3(OH－)＝1×10－39，c(OH－)＝≈10-11.3 ，则溶液pH＝2.7 Fe(OH)3 先向混合溶液中加入适量稀盐酸和H2O2溶液，再加入ZnO或Zn(OH)2或ZnCO3，调节ZnCl2溶液的pH

【解析】

（1）Fe(OH)3在溶液中存在沉淀溶解平衡：Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)，沉淀溶解平衡常数Ksp= c(Fe3＋)·c3(OH－)；

（2）Fe(OH)3在溶液中存在沉淀溶解平衡：Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)，向Fe(OH)3中加入稀H2SO4，H＋与OH－发生中和反应，OH－浓度减小，平衡向正反应方向移动，导致Fe(OH)3溶解；

（3）当FeCl3溶液中的Fe3＋完全沉淀时，溶液中Fe3＋离子浓度小于1×10－5 mol·L－1，则由Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)可得c(OH－)；

（4）Zn(OH)2饱和溶液中c(OH－)＝2×，Fe(OH)3饱和溶液中c(OH－)＝2×，由饱和溶液中c(OH－)大小可知，Fe(OH)3的溶解度小于Zn(OH)2；

（5）由Zn(OH)2和Fe(OH)2溶度积可知Zn(OH)2的溶解度和Fe(OH)2相等，则除去ZnCl2溶液中混有少量的Fe2＋应先向混合溶液中加入适量稀盐酸和H2O2溶液，将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加入ZnO或Zn(OH)2或ZnCO3与Fe3＋水解生成的H+反应，促进Fe3＋水解，使Fe3＋水解转化为沉淀达到除杂的目的。

（1）Fe(OH)3在溶液中存在沉淀溶解平衡：Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)，沉淀溶解平衡常数Ksp= c(Fe3＋)·c3(OH－)，故答案为：c(Fe3＋)·c3(OH－)；

（2）Fe(OH)3在溶液中存在沉淀溶解平衡：Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)，向Fe(OH)3中加入稀H2SO4，H＋与OH－发生中和反应，OH－浓度减小，平衡向正反应方向移动，导致Fe(OH)3溶解，故答案为：能；在沉淀溶解平衡Fe(OH)3(s)Fe3＋(aq)＋3OH－(aq)中加入稀H2SO4时，H＋与OH－发生中和反应，上述平衡右移，故Fe(OH)3可溶于稀硫酸；

（3）当FeCl3溶液中的Fe3＋完全沉淀时，溶液中Fe3＋离子浓度小于1×10－5 mol·L－1，则由Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)可得，c(OH－)＝≈10-11.3 ，则溶液pH＝2.7，故答案为：Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)＝1×10－5×c3(OH－)＝1×10－39，c(OH－)＝≈10-11.3 ，则溶液pH＝2.7；

（4）Zn(OH)2饱和溶液中c(OH－)＝2×，Fe(OH)3饱和溶液中c(OH－)＝2×，由饱和溶液中c(OH－)大小可知，Fe(OH)3的溶解度小于Zn(OH)2，则向等物质的量浓度的Zn2＋、Fe3＋的混合溶液中逐滴加入NaOH溶液，最先产生的沉淀是Fe(OH)3，故答案为：Fe(OH)3；

（5）由Zn(OH)2和Fe(OH)2溶度积可知Zn(OH)2的溶解度和Fe(OH)2相等，则除去ZnCl2溶液中混有少量的Fe2＋应先向混合溶液中加入适量稀盐酸和H2O2溶液，将Fe2＋氧化为Fe3＋，再加入ZnO或Zn(OH)2或ZnCO3与Fe3＋水解生成的H+反应，促进Fe3＋水解，使Fe3＋水解转化为沉淀达到除杂的目的，故答案为：先向混合溶液中加入适量稀盐酸和H2O2溶液，再加入ZnO或Zn(OH)2或ZnCO3，调节ZnCl2溶液的pH。