問題詳情:
.FeFe2O3納米線是一種新型鐵基材料,在催化、生物醫*、環境科學等領域具有廣闊應用前景。某研究小組以赤泥(鋁土礦提取氧化鋁過程中產生的固體廢棄物,含SiO2、Fe2O3、Al2O3)爲原料,設計下列流程製備FeFe2O3納米線並探究其在水處理中的應用。
回答下列問題:
(1)“浸出”實驗中,鹽*起始濃度對鐵、鋁浸出率的影響如圖所示:
①鹽*的合適濃度爲______________。
②鹽*起始濃度爲2 mol·L﹣1時,鐵的浸出率很低,原因是______________。
(2)已知:25℃時,Al(OH)3(s)AlO2-+ H+ + H2O K=4×10-13。若浸出液c(Al3+) = 0.04 mol·L-1,“調節pH”時,pH最小應爲______________(設調節pH過程中溶液體積不變)。
(3)FeFe2O3納米線爲殼層結構(核是Fe、殼是Fe2O3),殼是由中心鐵核在合成過程中被氧化而形成。
①“合成”時滴加NaBH4溶液過程中伴有氣泡產生,濾液Ⅱ中含B(OH)3,合成鐵核的離子方程式爲____________________________。
②“合成”後,經過濾、______________、______________獲得FeFe2O3納米線。
(4)FeFe2O3納米線去除水體中Cr2O72-的機理是,納米線將Cr2O72-吸附在表面並還原。在“無氧”和“有氧”條件下將納米線分別置於兩份相同的水體中,80 min後回收該納米線,測得其表面元素的原子個數比如下表:
①在水體中FeFe2O3納米線形成的分散系是____________________________。
②樣本2的實驗條件是______________(填“有氧”或“無氧”)。
③已知水體中檢測不到Cr(Ⅲ),樣本1中FeFe2O3納米線的表面Cr(Ⅵ)的去除率爲_____________。
【回答】
【*】 6 mol·L-1 鹽*起始濃度爲2mol·L-1時,Fe3+發生了水解 11 9H2O + 4Fe3+ + 3BH4- = 4Fe + 6H2↑+ 3B(OH)3 + 9H+ 洗滌 烘乾 膠體 有氧 46.8%
【解析】(1)①由圖中資訊可知,鹽*的濃度爲6 mol·L-1時鋁、鐵的浸出率已經很高,再增大濃度浸出率增大不明顯,故合適濃度爲6 mol·L-1;②鹽*起始濃度爲2mol·L-1時,Fe3+發生了水解,鐵的浸出率很低;(2)已知:25℃時,Al(OH)3(s)AlO2-+ H+ + H2O K=c(AlO2-)c(H+)= c(Al3+)c3(OH-)=4×10-13,若浸出液c(Al3+) = 0.04 mol·L-1,由Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)c3(OH-)= 0.4 mol·L-1×c3(OH-)=4×10-13,c(OH-)=10-3,“調節pH”時,pH最小應爲11;(3)①“合成”時滴加NaBH4溶液過程中伴有氣泡產生爲*氣,濾液Ⅱ中含B(OH)3,合成鐵核的離子方程式爲9H2O + 4Fe3+ + 3BH4- = 4Fe + 6H2↑+ 3B(OH)3 + 9H+;
②“合成”後,經過濾、洗滌、烘乾獲得FeFe2O3納米線;(4)①在水體中FeFe2O3納米線形成的分散系是膠體;②由表中數據可知,Fe:O:Cr=5.2:16.7:1,設Cr爲1mol,則根據Cr2O72-可知含氧3.5mol,剩餘的氧爲16.7-3.5=13.2mol,若均爲氧化鐵中的氧,則含鐵,但題給鐵爲5.2mol,故不符合,則應該有部分氧不是氧化鐵中的,則樣本2的實驗條件是有氧;③已知水體中檢測不到Cr(Ⅲ),根據數據中鉻元素的含量,樣本1中FeFe2O3納米線的表面Cr(Ⅵ)的去除率爲。
知識點:金屬元素的單質及其化合物
題型:綜合題