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H₂SO₄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会分解 （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：粉煤灰（主要成分为Al2O3、Fe2O3、FeO等），加入NaOH溶液使Al2O3溶解，其方程式为Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O，氧化铁、氧化亚铁和氢氧化钠不反应，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；硫铁矿烧渣（主要成分为Fe3O4、FeO、SiO2等），向硫铁矿烧渣中加入H2SO4，其方程式为FeO+H2SO4=FeSO4+H2O，Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O，二氧化硅与硫酸不反应，加入过氧化氢氧化亚铁盐2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O为铁盐，结晶Ⅰ结晶Ⅱ制备PFAS；

（1）氧化铝为两性氧化物，“碱溶”时，Al2O3发生反应的化学方程式为Al2O3+2NaOH═2NaAlO2+H2O；

（2）四氧化三铁中铁有+2，＋3价，则“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）过氧化氢氧化亚铁盐为铁盐，2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，H2O2氧化Fe+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，Mn元素的化合价由+4降到+2，降低2价；Fe元素的化合价由+2升高到+3价，升高1价，最小公倍数为2；再根据质量守恒得到H2O的系数为2，H+的系数为4，离子反应为：2Fe2++MnO2+4H+═2Fe3++Mn2++2H2O；

（6）PFAS溶于水，产生Fe3+、Al3+，Fe3+、Al3+水解生成氢氧化铝胶体和氢氧化铁胶体，能净水，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：考查物质制备实验、工业流程的分析、离子方程式、化学方程式书写方法，盐类水解分析应用等