粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰,主要成分有Al2O3、Fe2O3、Fe3O4和SiO2等物質。綜合利用粉煤灰不僅能夠防止環(huán)境污染,還能制得納米Fe2O3等重要物質。
已知:①伯胺R-NH2能與Fe3+反應:3R-NH2+Fe3++SO42-+H2O?Fe(NH2-R)3(OH)SO4+H+,生成易溶于煤油的產物。
②Fe3+在水溶液中能與Cl-反應:Fe3++6Cl-?[FeCl6]3-。
(1)“酸沒”過程中Fe3O4發(fā)生反應的離子方程式為8H++Fe3O4=2Fe3++Fe2++4H2O8H++Fe3O4=2Fe3++Fe2++4H2O;濾渣的成分為SiO2SiO2。
(2)加入過量H2O2的作用是將亞鐵離子完全氧化為鐵離子,有利于與伯胺反應,提高萃取率將亞鐵離子完全氧化為鐵離子,有利于與伯胺反應,提高萃取率。
(3)伯胺-煤油可對浸取液進行分離,該操作的名稱是萃取、分液萃取、分液。
(4)利用化學平衡知識分析NaCl溶液進行反萃取的原理Fe3++6Cl-?[FeCl6]3-使鐵離子濃度下降,則3R-NH2+Fe3++SO42-+H2O?Fe(NH2-R)3(OH)SO4+H+平衡逆向移動,鐵離子從易溶于煤油的物質中轉化為易溶于水的物質,實現反萃取Fe3++6Cl-?[FeCl6]3-使鐵離子濃度下降,則3R-NH2+Fe3++SO42-+H2O?Fe(NH2-R)3(OH)SO4+H+平衡逆向移動,鐵離子從易溶于煤油的物質中轉化為易溶于水的物質,實現反萃取。
(5)向水層Ⅱ中加入N2H4可使Fe3+轉化為Fe2+并放出對環(huán)境無害的氣體,理論上氧化劑與還原劑的物質的量之比為4:14:1;向所得弱酸性溶液中再通入O2即可生成FeOOH,其離子方程式為4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+。
(6)測定產品納米Fe2O3中含鐵量的方法:將納米Fe2O3溶于過最酸中加熱,先用過量的SnCl2將Fe3+還原成Fe2+,再加入HgCl2溶液除去過量的SnCl2,然后用標準的K2Cr2O7溶液(已加入指示劑)滴定溶液中的Fe2+.此過程發(fā)生的部分反應為:
Sn2++2Hg2++8Cl-═Hg2Cl2↓+SnCl62-
Cr2O72-+14H++6Fe2+═2Cr3++6Fe3++7H2O
①用HgCl2除去過量的SnCl2的目的是防止滴定過程中由于Sn2+同時還原Cr2O72-而造成較大的實驗誤差防止滴定過程中由于Sn2+同時還原Cr2O72-而造成較大的實驗誤差;
②若稱取的納米Fe2O3的質量為5.00g,配成100.0mL溶液,取出20.00mL,經上述方法處理后,再用0.1000mol?L-1K2Cr2O7標準溶液滴定,達到終點時,消耗標準溶液20.00mL,則產品中鐵元素的質量分數為67.2%67.2%。
【考點】物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用.
【答案】8H++Fe3O4=2Fe3++Fe2++4H2O;SiO2;將亞鐵離子完全氧化為鐵離子,有利于與伯胺反應,提高萃取率;萃取、分液;Fe3++6Cl-?[FeCl6]3-使鐵離子濃度下降,則3R-NH2+Fe3++SO42-+H2O?Fe(NH2-R)3(OH)SO4+H+平衡逆向移動,鐵離子從易溶于煤油的物質中轉化為易溶于水的物質,實現反萃??;4:1;4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+;防止滴定過程中由于Sn2+同時還原Cr2O72-而造成較大的實驗誤差;67.2%
【解答】
【點評】
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