Question

FeCl₃ 具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl₃ 高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：

（1）FeCl₃ 净水的原理是    。FeCl₃ 溶液腐蚀钢铁设备，除H^＋作用外，另一主要原因是（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FeCl₃ 。

①若酸性FeCl₂ 废液中c(Fe^2＋)=2.0×10^-2mol·L^-1, c(Fe^3＋)=1.0×10^-3mol·L^-1, c(Cl^－)=5.3×10^-2mol·L^-1,则该溶液的PH约为     。

②完成NaClO₃ 氧化FeCl₂ 的离子方程式：

ClO₃^-+  Fe^2＋+        =  Cl^－+  Fe^3＋+         .

（3）FeCl₃ 在溶液中分三步水解：

Fe^3＋+H₂O Fe(OH)²⁺+H^＋    K₁

Fe(OH)²⁺+H₂OFe(OH)₂⁺+H^＋    K₂

Fe(OH)⁺+H₂OFe(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    。

通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氧化铁，离子方程式为：

xFe³⁺+yH₂OFe_x(OH)_y^(3x-y)++yH⁺

欲使平衡正向移动可采用的方法是（填序号）       。

a．降温   b．加水稀释 

c．加入NH₄Cl   d．加入NaHCO₃

室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是    。

（4）天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe(mg·L^-1)表示]的最佳范围约为      mg·L^-1。

Answer 1

 

【答案】（1）Fe³⁺水解生成的Fe(OH)₃胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质       2 Fe³⁺+Fe=3 Fe²⁺

（2）①2    ②1   6   6H⁺     1     6     3H₂O

（3）K₁>K₂>K₃     b   d  调节溶液的pH

（4）18～20

【解析】（1）Fe³⁺水解生成的Fe(OH)₃胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质 ，所以可起到净水的作用；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2 Fe³⁺+Fe=3 Fe²⁺

   （2）①根据电荷守恒，则溶液中氢离子的浓度是c(Cl^－) -2 c(Fe^2＋)-3 c(Fe^3＋)=1.0×10^-2mol·L^-1,所以pH=2；

    ②根据题意，氯酸钠氧化酸性的氯化亚铁，则反应物中有氢离子参加，则生成物中有水生成，Cl元素的化合价从+5价降低到-1价，得到6个电子，而Fe元素的化合价从+2价升高到+3价，失去1个电子，根据得失电子守恒，则氯酸根离子的系数为1，Fe²⁺的系数为6，则铁离子的系数也是6，氯离子的系数是1，根据电荷守恒，则氢离子的系数是6，水的系数是3；

（3）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；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，所以答案选bd；从反应的离子方程式中可知，氢离子的浓度影响高浓度聚合氯化铁的生成，所以关键步骤是调节溶液的pH。

  （4）由图像可知，聚合氯化铁的浓度在18～20 mg·L^-1时，去除率达到最大值，污水的浑浊度减小。

【考点定位】本题主要考查了对铁的化合物性质的应用，氧化还原反应方程式的配平，对图像的分析能力

【名师点睛】盐水解的应用之一为用作净水剂，与盐水解产生的胶体粒子的吸附作用有关，涉及的知识点仍是盐的水解；溶液pH的计算需计算溶液中的氢离子浓度，根据溶液中的电荷守恒、溶度积、水的离子积常数等来计算；化学方程式的配平，首先判断该反应是否为氧化还原反应，若为氧化还原反应，则先根据得失电子守恒配平氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的系数，再根据电荷守恒，配平方程式中离子的系数，最后根据质量守恒定律配平其余物质的系数；对于多步反应的平衡常数的判断，根据方程式之间的关系，写出平衡常数的表达式，找出其中的数学关系即可；对于图像题，理解图像是解题的关键，观察横轴、纵轴的含义及曲线的变化趋势；平衡移动的判断，根据勒夏特列原理，结合条件的改变判断平衡移动的方向。该题包括的知识点很多，但彼此之间的联系不大。每个小题都是一个独立的题目。综合考查了学生的分析问题、解决问题的能力。