.FeFe2O3纳米线是一种新型铁基材料,在催化、生物医*、环境科学等领域具有广阔应用前景。某研究小组以赤泥(...
问题详情:
.FeFe2O3纳米线是一种新型铁基材料,在催化、生物医*、环境科学等领域具有广阔应用前景。某研究小组以赤泥(铝土矿提取氧化铝过程中产生的固体废弃物,含SiO2、Fe2O3、Al2O3)为原料,设计下列流程制备FeFe2O3纳米线并探究其在水处理中的应用。
回答下列问题:
(1)“浸出”实验中,盐*起始浓度对铁、铝浸出率的影响如图所示:
①盐*的合适浓度为______________。
②盐*起始浓度为2 mol·L﹣1时,铁的浸出率很低,原因是______________。
(2)已知:25℃时,Al(OH)3(s)AlO2-+ H+ + H2O K=4×10-13。若浸出液c(Al3+) = 0.04 mol·L-1,“调节pH”时,pH最小应为______________(设调节pH过程中溶液体积不变)。
(3)FeFe2O3纳米线为壳层结构(核是Fe、壳是Fe2O3),壳是由中心铁核在合成过程中被氧化而形成。
①“合成”时滴加NaBH4溶液过程中伴有气泡产生,滤液Ⅱ中含B(OH)3,合成铁核的离子方程式为____________________________。
②“合成”后,经过滤、______________、______________获得FeFe2O3纳米线。
(4)FeFe2O3纳米线去除水体中Cr2O72-的机理是,纳米线将Cr2O72-吸附在表面并还原。在“无氧”和“有氧”条件下将纳米线分别置于两份相同的水体中,80 min后回收该纳米线,测得其表面元素的原子个数比如下表:
①在水体中FeFe2O3纳米线形成的分散系是____________________________。
②样本2的实验条件是______________(填“有氧”或“无氧”)。
③已知水体中检测不到Cr(Ⅲ),样本1中FeFe2O3纳米线的表面Cr(Ⅵ)的去除率为_____________。
【回答】
【*】 6 mol·L-1 盐*起始浓度为2mol·L-1时,Fe3+发生了水解 11 9H2O + 4Fe3+ + 3BH4- = 4Fe + 6H2↑+ 3B(OH)3 + 9H+ 洗涤 烘干 胶体 有氧 46.8%
【解析】(1)①由图中信息可知,盐*的浓度为6 mol·L-1时铝、铁的浸出率已经很高,再增大浓度浸出率增大不明显,故合适浓度为6 mol·L-1;②盐*起始浓度为2mol·L-1时,Fe3+发生了水解,铁的浸出率很低;(2)已知:25℃时,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,“调节pH”时,pH最小应为11;(3)①“合成”时滴加NaBH4溶液过程中伴有气泡产生为*气,滤液Ⅱ中含B(OH)3,合成铁核的离子方程式为9H2O + 4Fe3+ + 3BH4- = 4Fe + 6H2↑+ 3B(OH)3 + 9H+;
②“合成”后,经过滤、洗涤、烘干获得FeFe2O3纳米线;(4)①在水体中FeFe2O3纳米线形成的分散系是胶体;②由表中数据可知,Fe:O:Cr=5.2:16.7:1,设Cr为1mol,则根据Cr2O72-可知含氧3.5mol,剩余的氧为16.7-3.5=13.2mol,若均为氧化铁中的氧,则含铁,但题给铁为5.2mol,故不符合,则应该有部分氧不是氧化铁中的,则样本2的实验条件是有氧;③已知水体中检测不到Cr(Ⅲ),根据数据中铬元素的含量,样本1中FeFe2O3纳米线的表面Cr(Ⅵ)的去除率为。
知识点:金属元素的单质及其化合物
题型:综合题