Question

聚合硫酸铁铝（PFAS）是一种新型高效水处理剂。利用硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₃O₄、FeO、SiO₂等）为铁源，粉煤灰（主要成分为Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO等）为铝源，制备PFAS的工艺流程如下：

（1）“碱溶”时，Al₂O₃发生反应的化学方程式为______________________________。

（2）“酸溶Ⅱ”时，Fe₃O₄发生反应的离子方程式为____________________________。

（3）“滤渣Ⅰ”、“滤渣Ⅱ”在本流程中能加以利用的是_______________________。

（4）“氧化”时应控制温度不超过57 ℃，其原因是____________________________。

（5）“氧化”时若用MnO₂代替H₂O₂，发生反应的离子方程式是____________________。

（6）酸度对絮凝效果和水质有显著影响。若产品PFAS中残留硫酸过多，使用时产生的不良后果是________________________。

Answer

（1）Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O

（2）Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O

（3）滤渣Ⅰ

（4）温度过高，H2O2受热分解

（5）2Fe2＋＋MnO2＋4H＋===2Fe3＋＋Mn2＋＋2H2O

（6）硫酸抑制Al3＋和Fe3＋水解，降低絮凝效果；水的酸度增大，影响水质

【解析】

试题分析：加入NaOH溶液使Al2O3溶解，其方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；通入过量CO2，发生的反应为CO2+NaAlO2+2H2O=Al（OH）3↓+NaHCO3；再加入H2SO4时，其反应原理为2Al（OH）3+3H2SO4=Al2（SO4）3+6H2O，结晶得到Al2（SO4）3晶体；向硫铁矿烧渣中加入H2SO4，其方程式为FeO+H2SO4=FeSO4+H2O，Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O，加入过氧化氢氧化亚铁盐为铁盐，结晶Ⅰ结晶Ⅱ制备PFAS；

（1）“碱溶”时，Al2O3发生反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；

（2）“酸溶Ⅱ”时，Fe3O4发生反应的离子方程式为Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O；

（3）依据上述分析可知，“滤渣Ⅰ”中含有Fe2O3、FeO，“滤渣Ⅱ”中含有SiO2，根据工艺流程，滤渣Ⅰ可加以利用；

（4）H2O2氧化Fe2+时，“氧化”时应控制温度不超过57℃，其原因是温度不能过高，其原因是温度过高，H2O2会分解；

（5）“氧化”时若用MnO2代替H2O2，发生反应是酸溶液中二氧化锰氧化亚铁离子为铁离子，二氧化锰被还原为锰离子，反应的离子方程式为：2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O；

（6）酸度对絮凝效果和水质有显著影响．若产品PFAS中残留过多，使用时产生的不良后果是，因为Fe3+、Al3+水解均呈酸性，所以产品PFAS中硫酸残留过多，会抑制Al3+、Fe3+水解，降低絮凝效果，并且酸度过大影响水质。

考点：制备实验方案的设计，涉及镁、铝及铁的重要化合物。