纳米零价铁（Fe0）具有很高的还原活性和吸附性能，广泛用于环境修复．
（1）制备．将一定量FeSO4溶液与维生素C溶液、NaBH4溶液中的一种配成混合液，加入到三颈瓶中（装置见题图1），25℃下通过滴液漏斗边搅拌边滴入另一种溶液，充分反应．
①滴液漏斗中的溶液是 NaBH4溶液NaBH4溶液．
②反应为Fe2++2BH-4+6H2O═Fe↓+2B（OH）3+7H2↑，反应前后B的化合价均为+3价，则1molFe2+能氧化BH-4的物质的量是 0.5mol0.5mol．
（2）运用．纳米零价铁能有效的将酸性废水中毒性高的Cr2O2-7还原为低毒性的Cr3+，其反应过程描述中的一种可表示如图2．
①纳米零价铁去除铬的反应过程中，废水的pH 增大增大（填增大、减小或不变）．
②写出Fe3+和Cr3+共沉为CrxFe（1-x）OOH的离子方程式：xCr3++（1-x）Fe3++2H2O=CrxFe（1-x）OOH+3H+xCr3++（1-x）Fe3++2H2O=CrxFe（1-x）OOH+3H+．
③废水的初始pH越小，纳米零价铁去除铬的效果越好，可能原因是 pH较低下零价铁腐蚀加剧，产生更多的Fe2+还原Cr2O2-7；Cr2O2-7还原为Cr3+也需要消耗H+；而pH较大会导致Cr和Fe的氢氧化物在零价铁表面沉积而影响六价铬的去除效果（或酸性条件下，零价铁表面吸附的阳离子有利于Cr2O2-7的吸附还原，而碱性条件下，零价铁表面吸附的阴离子排斥Cr2O2-7的吸附还原）pH较低下零价铁腐蚀加剧，产生更多的Fe2+还原Cr2O2-7；Cr2O2-7还原为Cr3+也需要消耗H+；而pH较大会导致Cr和Fe的氢氧化物在零价铁表面沉积而影响六价铬的去除效果（或酸性条件下，零价铁表面吸附的阳离子有利于Cr2O2-7的吸附还原，而碱性条件下，零价铁表面吸附的阴离子排斥Cr2O2-7的吸附还原）．
（3）再生．处理后的废水中主要含Fe2+、Fe3+和Cr3+等，为回收、再生纳米零价铁，请补充实验方案：取一定量废水于烧杯中，边振荡边加入稍过量的H2O2溶液，测定反应液的pH，再用H2SO4溶液或NaOH溶液调节溶液的pH在3.2～4.3之间，过滤、用蒸馏水洗涤边振荡边加入稍过量的H2O2溶液，测定反应液的pH，再用H2SO4溶液或NaOH溶液调节溶液的pH在3.2～4.3之间，过滤、用蒸馏水洗涤，烘干、灼烧后和无烟煤一起放入坩埚中，置于管式炉内，通入氮气，迅速升温至高温，保持一段时间，自然冷却到室温，研磨得到纳米零价铁．（实验中选用的试剂有：H2SO4溶液、NaOH溶液、H2O2溶液、蒸馏水）．已知相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH（开始沉淀的pH按金属离子浓度为0.1mol⋅L-1计算）如表．
BH
-
4
BH
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4
O
2
-
7
O
2
-
7
O
2
-
7
O
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O
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7
| 金属离子 | 开始沉淀的pH | 沉淀完全的pH |
| Fe3+ | 1.9 | 3.2 |
| Cr3+ | 4.3 | 5.6 |
| Fe2+ | 7.0 | 9.0 |
【考点】制备实验方案的设计．
【答案】NaBH4溶液；0.5mol；增大；xCr3++（1-x）Fe3++2H2O=CrxFe（1-x）OOH+3H+；pH较低下零价铁腐蚀加剧，产生更多的Fe2+还原Cr2；Cr2还原为Cr3+也需要消耗H+；而pH较大会导致Cr和Fe的氢氧化物在零价铁表面沉积而影响六价铬的去除效果（或酸性条件下，零价铁表面吸附的阳离子有利于Cr2的吸附还原，而碱性条件下，零价铁表面吸附的阴离子排斥Cr2的吸附还原）；边振荡边加入稍过量的H2O2溶液，测定反应液的pH，再用H2SO4溶液或NaOH溶液调节溶液的pH在3.2～4.3之间，过滤、用蒸馏水洗涤
O
2
-
7
O
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7
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【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：64引用：2难度：0.5
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1．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，检验
Fe3+已经除尽的试剂是．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则操作B是．
（5）煅烧A的反应方程式是．
（6）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：5引用：1难度：0.5 -
2．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，检验Fe3+已经除尽的试剂是；当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是．
（5）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：114引用：4难度：0.5 -
3．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下：
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（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
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在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常温下，当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：12引用：1难度：0.5
