Question

聚合硫酸铁铝、聚合氯化铝是高效水处理剂。以废铁屑、废铝质易拉罐及硫酸为原料，制备聚合硫酸铁铝的工艺流程如下：

(1) 为提高反应I、II金属元素的浸出率，可以采取的措施有___。

(2) 反应III中FeSO₄转化为Fe₂(SO₄)₃的化学方程式为_____。

(3) 反应III的温度应控制在50℃~70℃为宜，原因是_____。反应II过程中往往加入少量硝酸铝，其作用如图16-1所示，转化①的离子方程式为___。

(4) 写出Fe₂(SO₄)₃ 水解生成Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2 的离子方程式：_____。

(5) 利用图16-2所示电解装置可制备净水剂聚合氯化铝。实际生产中，阳极附近因为副反应可能产生的气体有____________。

Answer

适当提高硫酸浓度；适当提高反应温度等 4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O 温度过低，反应速率太慢；温度过高，金属离子水解趋势增强，易形成沉淀，影响产品的质量 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O 2Fe3++(3-n/2)SO42-+nH2OFe2(OH)n(SO4)3-n/2+nH+ Cl2、O2

【解析】

⑴从影响化学反应速率的因素来考虑；

⑵根据得失电子守恒、质量守恒来书写；

⑶从温度对反应速率和盐类水解的影响来分析，由图中元素化合价的变化来确定反应物、生成物，根据有关守恒写出离子方程式；

⑷根据盐类水解的实质是盐和水反应生成酸和碱来书写；

⑸阳极发生的是氧化反应，从阳极附近溶液中的离子的性质来考虑，根据以上分析解答。

⑴为提高反应I、II金属元素的浸出率，可增大反应物浓度、升高温度等；

⑵反应III中通入氧气，在酸性条件下可将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3，化学方程式为4FeSO4+O2+2H2SO4=2Fe2(SO4)3+2H2O；

⑶温度过低，反应速率较小，如温度过高，可促进金属离子的水解，易产生沉淀，影响产品的质量；由图可知，转化①为酸性条件下，硝酸根离子氧化亚铁离子，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒，该反应的离子方程式为：3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O；

⑷ Fe2(SO4)3 水解生成Fe2(OH)n(SO4)3-n/2，水解后溶液显酸性，反应的离子方程式为：2Fe3++(3-)SO42-+nH2O⇌Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+nH+；

⑸阳极发生氧化反应，阳极材料Al、溶液里的Cl-、OH-都可被氧化，副反应可能产生的气体有Cl2、O2。