鐵黃(FeOOH)是一種重要的化工產(chǎn)品。
(1)制備鐵黃:向一定濃度FeSO
4溶液中加入氨水,產(chǎn)生白色沉淀,并很快變成灰綠色。當?shù)渭影彼羛H為6.0時,停止滴加氨水,開始通氧氣,生成鐵黃。通入氧氣過程中,記錄溶液pH變化如圖1所示。
已知:25℃時,F(xiàn)e(OH)
2 完全沉淀( 離子濃度≤10
-5mol/L)的pH=8.5。
①滴加氨水至pH為6.0時,溶液中殘留Fe
2+濃度為
1
1
mol/L。
②0~t
1時段,溶液pH幾乎不變;t
1~t
2時段,溶液pH明顯降低。請解釋原因:
pH=6.0左右,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,因此pH幾乎不變,之后發(fā)生4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+,溶液中H+濃度增大,pH減小
pH=6.0左右,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,因此pH幾乎不變,之后發(fā)生4Fe2++O2+6H2O=4FeOOH+8H+,溶液中H+濃度增大,pH減小
。
③實驗中產(chǎn)生灰綠色物質(zhì),甲同學認為該物質(zhì)是Fe(OH)
2和Fe(OH)
3的混合物,乙同學認為是Fe(OH)
2吸附Fe
2+形成的混合物。設計實驗方案驗證哪一位同學的觀點正確:
取少量混合物于試管中,加入足量的稀鹽酸,再滴加幾滴硫氰酸鉀溶液,若溶液變?yōu)檠t色,則該物質(zhì)是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物,否則為Fe(OH)2吸附Fe2+形成的混合物
取少量混合物于試管中,加入足量的稀鹽酸,再滴加幾滴硫氰酸鉀溶液,若溶液變?yōu)檠t色,則該物質(zhì)是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物,否則為Fe(OH)2吸附Fe2+形成的混合物
。
(2)H
2O
2在催化劑α-FeOOH的表面上,分解產(chǎn)生?OH。?OH較H
2O
2和O
2更易與煙氣中的NO發(fā)生反應生成NO
3-。當一定濃度H
2O
2溶液與煙氣以一定的流速經(jīng)過裝有催化劑α-FeOOH的反應管,NO的脫除效率與溫度的關系如圖2所示。僅用相同濃度相同流速的H
2O
2溶液通過反應管(無催化劑)進行實驗測得:隨著溫度升高,H
2O
2 熱分解速率加快,升溫至80℃以上,H
2O
2 大量汽化。
①80~120℃時,隨著溫度升高NO的脫除效率顯著提高的原因是
H2O2與催化劑的接觸更好,產(chǎn)生更多的?OH,?OH濃度增大,與NO混合更充分
H2O2與催化劑的接觸更好,產(chǎn)生更多的?OH,?OH濃度增大,與NO混合更充分
。
②溫度高于180℃,NO的脫除效率降低的原因是
H2O2熱分解速率加快,高于H2O2催化分解生成?OH的速率,導致?OH濃度減小,NO的脫除效率下降
H2O2熱分解速率加快,高于H2O2催化分解生成?OH的速率,導致?OH濃度減小,NO的脫除效率下降
。
(3)α-FeOOH用于常壓電化學法合成氨。該電解裝置如圖3所示。在陰極α-FeOOH參與反應,電解前后α-FeOOH的質(zhì)量不變。該電極的反應過程可描述為
α-FeOOH在陰極發(fā)生得電子生成低價態(tài)的鐵或О價鐵,低價態(tài)的鐵與N2、水反應生成NH3和α-FeOOH,α-FeOOH在該過程中起催化作用
α-FeOOH在陰極發(fā)生得電子生成低價態(tài)的鐵或О價鐵,低價態(tài)的鐵與N2、水反應生成NH3和α-FeOOH,α-FeOOH在該過程中起催化作用
。