外加阴离子与温度对Fe（Ⅲ）与ClO溶液中化学反应的影响

摘要

高铁(Ⅵ)酸盐具有极强的氧化性，在水和污水的处理、环境友好的选择性氧化剂和“绿色”高能电池材料等领域具有广阔应用前景。但是高铁(Ⅵ)酸盐不像液氯那样稳定，其不稳定性限制了它的大规模应用。为了更好地利用高铁(Ⅵ)酸盐，对它的基础研究显得尤为重要。长期以来，人们认为高铁(Ⅵ)酸盐在碱性溶液中分解的产物为O<,2>和Fe(OH)<,3>沉淀，近来被证明这种认识是不完全的。该论文研究了部分无机盐对制备和储存高铁(Ⅵ)酸盐的稳定性的影响。论文还跟踪观察了在不同温度下Fe(Ⅲ)盐和次氯酸钠强碱性溶液的反应过程和Fe(Ⅵ)向Fe(Ⅳ)的转化反应过程，发现在Fe(Ⅲ)盐和次氯酸钠强碱性溶液的反应过程中存在着新的反应。实验结果丰富对高价铁(Ⅳ、Ⅳ)化学的认识，发展了传统的湿法氧化法制备高铁(Ⅵ)酸盐，提供了可能的湿法氧化法制备高铁(Ⅳ)酸盐的方法。 首先，本文在已有成果的基础上，在制备高铁(Ⅵ)酸盐的过程中加入不同无机盐物质(Na<,2>SiO<,3>，Na<,3>PO<,4>，Ti(SO<,4>)<,2>，Na<,2>SiF<,6>等)，探讨所制备的高铁(Ⅵ)酸盐溶液的稳定性，找出使其变得较为稳定的物质。结果表明，在制备高铁(Ⅵ)酸盐的反应中加入Na<,3>PO<,4>可以大大提高反应进行的速率，而对反应所得溶液高铁(Ⅵ)酸盐中的Fe(Ⅵ)的稳定性的提高没有多大的帮助；在反应体系中掺杂氟硅酸钠，硫酸钛，硅酸钠虽然对反应的速率没有多大的影响，但可以提高反应后的高铁(Ⅵ)酸盐中的Fe(Ⅵ)的稳定性，其中加入氟硅酸钠，硫酸钛可以使溶液在短时间内保持较高的浓度，硅酸钠则可使高铁(Ⅵ)酸盐溶液处于一个平缓的分解过程，从而更利于高铁(Ⅵ)酸盐较长时间的保存。 其次，本文用分光光度法跟踪不同温度下Fe(Ⅲ)盐与次氯酸钠强碱性溶液的化学反应过程。实验结果发现：在45℃～95℃温度范围内，Fe(Ⅲ)盐与次氯酸钠高碱性溶液反应最终得到绿色的Fe(Ⅳ)溶液；在每个温度下的反应中，都明显的存在着一个Fe(Ⅲ)转化为Fe(Ⅵ)，然后Fe(Ⅵ)在分解为Fe(OH)3沉淀的同时，Fe(Ⅵ)又转化为Fe(Ⅳ)的反应；温度对Fe(Ⅲ)盐与次氯酸钠高碱性溶液反应有非常重要的影响，高温下整个反应过程明显加快，其中Fe(Ⅵ)生成的快，分解的也快；并且，Fe(Ⅳ)绿色溶液在85℃以上温度下不稳定。 最后，为了确定Fe(Ⅲ)盐与次氯酸钠强碱性溶液在不同温度下的化学反应最终生成的绿色Fe(Ⅳ)溶液是由Fe(Ⅵ)分解产生的，而不是次氯酸钠氧化Fe(Ⅲ)盐的直接反应产物，本文用分光光度法跟踪在小同温度下Fe(Ⅵ)向Fe(Ⅵ)转化反应的过程。实验结果发现：在65℃～95℃温度范围内，将确定浓度的新制Fe(Ⅵ)溶液加热分解，最终得到绿色的Fe(Ⅳ)溶液；在每个温度下的反应中，都明显的存在着一个Fe(Ⅵ)转化为Fe(Ⅳ)的过程。结合常温下Fe(Ⅵ)的相关研究，可以肯定温度对Fe(Ⅳ)溶液的分解有非常重要的影响，温度越高，分解也快。这个反应过程的跟踪监测也证明在Fe(Ⅲ)盐与次氯酸钠高碱性溶液反应中存在着两个不同的转化反应，即Fe(Ⅲ)先转化为 Fe(Ⅵ)，Fe(Ⅵ)又转化为 Fe(Ⅳ)的反应。

目录

文摘

英文文摘

第一章前言

1.高铁(Ⅵ、Ⅳ)酸盐的性质

2.高铁(Ⅵ、Ⅳ)酸盐的制备方法

3.高铁(Ⅵ、Ⅳ)酸盐的分析方法

4.高铁(Ⅵ、Ⅳ)酸盐的应用

5.高铁(Ⅴ)酸盐研究现状

第二章 无机盐对高铁酸盐制备和稳定性的影响

1.实验部分

2.结果与讨论

第三章不同温度下Fe(Ⅲ)盐与次氯酸钠热溶液化学反应的分光光度法跟踪

1实验部分

2结果与讨论

第四章不同温度下Fe(Ⅵ)向Fe(Ⅳ)转化反应的分光光度法跟踪

1实验部分

2结果与讨论

第五章结论

参考文献

致谢