Question

6．FeCl₃具有净水作用，但容易腐蚀设备；聚合氯化铁是一种新型絮凝剂，处理污水比FeCl₃高效，且腐蚀性小．
（1）FeCl₃腐蚀钢铁设备，除了H⁺作用外，另一主要原因是2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．（用离子方程式表示）
（2）为节约成本，工业上用NaClO₃氧化酸性FeCl₂废液得到含FeCl₃的溶液．若酸性FeCl₂废液中c（Fe²⁺）=2.0×10^-2mol/L，c（Fe3⁺）=1.0×10^-3mol/L，c（Cl^-）=5.3×10^-2mol/L，则该溶液的pH约为2．
（3）若在空气中加热FeCl₃•6H₂O，生成的是Fe（OH）Cl₂，写出反应的化学方程式：FeCl₃•6H₂O=Fe（OH）Cl₂+HCl↑+5H₂O；若在干燥的HCl气流中加热FeCl₃•6H₂O时，能得到无水FeCl₃，其原因是在干燥的HCl气流中抑制FeCl₃水解，且带走FeCl₃•6H₂O受热产生的水气，所以能得到无水氯化铁．
（4）FeCl₃在水中分三步水解（K为水解平衡常数）：
Fe³⁺+H₂O?Fe（OH）²⁺+H⁺K₁
Fe（OH）²⁺+H₂O?Fe（OH）₂⁺+H⁺K₂
Fe（OH）₂⁺+H₂O?Fe（OH）₃+H⁺K₃
以上水解反应的平衡常数K₁、K₂、K₃由大到小的顺序是K₁＞K₂＞K₃．
（5）通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氯化铁，离子方程式为：xFe³⁺+yH₂O?Fe_x（OH）_y^m++yH⁺
欲使平衡朝正反应方向移动，可采用的方法是bd．
a．降温b．加水稀释c．加入NH₄Cld．加入NaHCO₃．

Answer 1

分析 （1）钢铁设备中的Fe会与铁离子反应生成亚铁离子；
（2）根据电荷守恒：c（Cl^-）=2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（H⁺）（酸性溶液中OH^-浓度很小，在这里可以忽略不计），据此溶液中氢离子的浓度，再根据pH=-lgc（H⁺）计算；
（3）在空气中加热FeCl₃•6H₂O，生成的是Fe（OH）Cl₂，升高温度促进水解，所以得不到氯化铁，可以采用抑制水解的方法制取氯化铁；
（4）铁离子的水解分为三步，且水解程度逐渐减弱，所以水解平衡常数逐渐减小；
（5）控制条件使平衡正向移动，水解为吸热反应，所以降温平衡逆向移动；加水稀释，则水解平衡也正向移动；加入氯化铵，氯化铵溶液为酸性，氢离子浓度增大，平衡逆向移动；加入碳酸氢钠，则消耗氢离子，平衡正向移动．

解答 解：（1）Fe³⁺水解生成的Fe（OH）₃胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质，可起到净水的作用；钢铁设备中的Fe会与铁离子反应生成亚铁离子，离子方程式是：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
故答案为：Fe³⁺水解生成的Fe（OH）₃胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质；2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）根据电荷守恒：c（Cl^-）=2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（H⁺）（酸性溶液中OH^-浓度很小，在这里可以忽略不计），则c（H⁺）=c（Cl^-）-2c（Fe²⁺）-3c（Fe³⁺）=1.0×10^-2mol•L^-1，则溶液pH=-lg1.0×10^-2=2，
故答案为：2；
（3）若在空气中加热FeCl₃•6H₂O，生成的是Fe（OH）Cl₂，根据反应物、生成物及反应条件知，该反应的化学方程式：FeCl₃•6H₂O=Fe（OH）Cl₂+HCl↑+5H₂O，升高温度促进水解，所以得不到氯化铁，为抑制水解，需要在干燥的HCl气流中加热FeCl₃•6H₂O来得到FeCl₃，
故答案为：FeCl₃•6H₂O=Fe（OH）Cl₂+HCl↑+5H₂O；在干燥的HCl气流中抑制FeCl₃水解，且带走FeCl₃•6H₂O受热产生的水气，所以能得到无水氯化铁；
（4）铁离子的水解分为三步，且水解程度逐渐减弱，所以水解平衡常数逐渐减小，则K₁＞K₂＞K₃；
故答案为：K₁＞K₂＞K₃；
（5）控制条件使平衡正向移动，使平衡正向移动，因为水解为吸热反应，所以降温，平衡逆向移动；加水稀释，则水解平衡也正向移动；加入氯化铵，氯化铵溶液为酸性，氢离子浓度增大，平衡逆向移动；加入碳酸氢钠，则消耗氢离子，所以氢离子浓度降低，平衡正向移动，故选bd；

点评 本题考查盐的水解原理、电荷守恒的计算以及平衡移动影响因素等，需要学生具备扎实的基础与灵活运用难度，难度中等．