Question

8．電力工業(yè)所需的鋼制構(gòu)件在鍍鋅前需要經(jīng)過酸洗，其基本原理是用鹽酸除去其表面的Fe₂O₃•2H₂O及FeO等雜質(zhì)．回收廢酸同時生產(chǎn)含鐵產(chǎn)品的流程如圖：
已知：i．酸洗鋼制構(gòu)件后得到廢酸的主要成分如表所示．

成分	Cl-	游離HCl	Fe2+	Fe3+
含量g•/L-1	130-160	50-70	60-80	0

ii pH＜4時，F(xiàn)e²⁺不易被氧氣氧化．
（1）酸洗鋼制構(gòu)件時發(fā)生反應的離子方程式：2H⁺+FeO=Fe²⁺+H₂O、6H⁺+Fe₂O₃•H₂O+Fe═3Fe²⁺+4H₂O．
（2）過程II中，發(fā)生的主要反應：FeCl₂（s）十H₂SO₄（aq）?FeSO₄（s）+2HCl（ aq）．
①加入過量H₂SO₄的作用是抑制Fe²⁺水解：防止pH＞4時，F(xiàn)e²⁺被氧氣氧化：同時提供H⁺利于HC1氣體的逸出；提供SO₄^2-利于FeSO₄固體析出（至少寫出兩點）．
②用化學平衡原理解釋鼓入空氣的目的：空氣帶走HCl氣體，促進平衡FeCl₂（s）+H ₂SO₄（aq）?FeSO₄（s）+2HCl（aq）向正反應方向移動，有利于FeSO₄固體的析出．
（3）過程III中，F(xiàn)eSO₄隔絕空氣焙燒得到的尾氣中含有兩種可用于生產(chǎn)硫酸的氧化物，此過程發(fā)生反應的化學方程式是2FeSO₄$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．
（4）過程IV發(fā)生反應的離子方程式是2Fe²⁺+H₂O₂+8Cl^-+2H⁺═2FeCl₄^-+2H₂O．
（5）過程V：陰離子交換樹脂可將FeCl₄^-選擇性吸附分離，其過程可表示為ROH+X^- $?_{脫附}^{吸附}$RX+OH^-．當樹脂吸附飽和后可直接用水洗滌樹脂進行脫附，同時脫附過程發(fā)生反應：FeCl₄^-?Fe³⁺+4C1^-．
①吸附后溶液酸性下降的原因是利用陰離于空換樹脂進行吸附時，樹脂上的OH^-被交換下來進入吸附后溶液．
②洗脫液中主要含有的溶質(zhì)是FeCl₃和HC1．

Answer 1

分析 廢酸為鹽酸去除Fe₂O₃•2H₂O及FeO等雜質(zhì)后的物質(zhì)，該過程發(fā)生的反應為：2H⁺+FeO=Fe²⁺+H₂O、6H⁺+Fe₂O₃•H₂O+Fe═3Fe²⁺+4H₂O，故廢酸中主要含有氯化亞鐵和鹽酸，
回收廢酸同時生產(chǎn)含鐵產(chǎn)品的流程，加熱濃縮廢酸，得到氯化氫氣體和氯化亞鐵的固液混合物，其中氯化氫溶于水可得鹽酸，向氯化亞鐵的固液混合物中將入過量的稀硫酸并通入空氣，生成氯化氫氣體和硫酸亞鐵固體，灼燒發(fā)生反應：2FeSO₄$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
向廢酸中加入雙氧水得到含有FeCl₄^-的溶液，反應為：2Fe²⁺+H₂O₂+8Cl^-+2H⁺═2FeCl4^-+2H₂O，樹脂吸附飽和后可直接用水洗滌樹脂進行脫附，洗脫液中為FeCl₃和HC1，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）鋼制構(gòu)件表面有Fe₂O₃•2H₂O及FeO等雜質(zhì)，酸洗鋼制構(gòu)件時發(fā)生反應的離子方程式：2H⁺+FeO=Fe²⁺+H₂O、6H⁺+Fe₂O₃•H₂O+Fe═3Fe²⁺+4H₂O；
故答案為：6H⁺+Fe₂O₃•H₂O+Fe═3Fe²⁺+4H₂O；
（2）①程II中，發(fā)生的主要反應：FeCl₂（s）十H₂SO₄（aq）?FeSO₄（s）+2HCl（ aq），F(xiàn)e²⁺水解，F(xiàn)e²⁺+2H₂O=Fe（OH）₂+2⁺，加入過量的H₂SO₄，氫離子濃度增大，平衡正向移動，抑制Fe²⁺水解：防止pH＞4時，F(xiàn)e²⁺被氧氣氧化：同時提供H⁺利于HC1氣體的逸出；提供SO₄^2-利于FeSO₄固體析出；
故答案為：抑制Fe²⁺水解：防止pH＞4時，F(xiàn)e²⁺被氧氣氧化：同時提供H⁺利于HC1氣體的逸出；提供SO₄^2-利于FeSO₄固體析出；
②鼓入空氣的目的是空氣帶走HCl氣體，促進平衡FeCl₂（s）+H ₂SO₄（aq）?FeSO₄（s）+2HCl（aq）向正反應方向移動，有利于FeSO₄固體的析出；
故答案為：空氣帶走HCl氣體，促進平衡FeCl₂（s）+H ₂SO₄（aq）?FeSO₄（s）+2HCl（aq）向正反應方向移動，有利于FeSO₄固體的析出；
（3）FeSO₄隔絕空氣焙燒得到的尾氣中含有兩種可用于生產(chǎn)硫酸的氧化物，分別為二氧化硫和三氧化硫，此過程發(fā)生反應的化學方程式是：2FeSO₄$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
故答案為：2FeSO₄$\frac{\underline{\;焙燒\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
（4）反應Ⅳ為向廢酸中加入雙氧水得到含有FeCl₄^-的溶液，亞鐵離子被氧化為FeCl₄^-，過氧化氫被還原為水，離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+8Cl^-+2H⁺═2FeCl₄^-+2H₂O；
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+8Cl^-+2H⁺═2FeCl₄^-+2H₂O；
（5）①陰離子交換樹脂對離子選擇性吸附分離，其過程可表示為ROH+X^- $?_{脫附}^{吸附}$RX+OH^-，利用陰離于空換樹脂進行吸附時，樹脂上的OH^-被交換下來進入吸附后溶液，則附后溶液酸性下降；
故答案為：利用陰離于空換樹脂進行吸附時，樹脂上的OH^-被交換下來進入吸附后溶液；
②脫附過程發(fā)生反應：FeCl₄^-?Fe³⁺+4C1^-，原溶液中有鹽酸，故洗脫液中主要含有的溶質(zhì)是FeCl₃和HC1；
故答案為：FeCl₃和HC1．

點評 本題考查混合物分離提純的綜合應用，為高頻考點，把握流程中發(fā)生的反應、混合物分離及實驗技能為解答的關鍵，側(cè)重分析與實驗能力的考查，注意元素化合物與實驗相結(jié)合的訓練，綜合性較強，題目難度中等．