Question

FeCl₃ 具有凈水作用，但腐蝕設(shè)備，而聚合氯化鐵是一種新型的絮凝劑，處理污水比FeCl₃ 高效，且腐蝕性小。請回答下列問題：

（1）FeCl₃ 凈水的原理是    。FeCl₃ 溶液腐蝕鋼鐵設(shè)備，除H^＋作用外，另一主要原因是（用離子方程式表示）       。

（2）為節(jié)約成本，工業(yè)上用NaClO₃ 氧化酸性FeCl₂ 廢液得到FeCl₃ 。

①若酸性FeCl₂ 廢液中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,則該溶液的PH約為     。

②完成NaClO₃ 氧化FeCl₂ 的離子方程式：

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

以上水解反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁、K₂、K₃由大到小的順序是    。

通過控制條件，以上水解產(chǎn)物聚合，生成聚合氧化鐵，離子方程式為：

xFe³⁺+yH₂OFe_x(OH)_y^(3x-y)++yH⁺

欲使平衡正向移動可采用的方法是（填序號）       。

a．降溫   b．加水稀釋 

c．加入NH₄Cl   d．加入NaHCO₃

室溫下，使氯化鐵溶液轉(zhuǎn)化為高濃度聚合氯化鐵的關(guān)鍵條件是    。

（4）天津某污水處理廠用氯化鐵凈化污水的結(jié)果如下圖所示。由圖中數(shù)據(jù)得出每升污水中投放聚合氯化鐵[以Fe(mg·L^-1)表示]的最佳范圍約為      mg·L^-1。

Answer 1

 

【答案】（1）Fe³⁺水解生成的Fe(OH)₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì)       2 Fe³⁺+Fe=3 Fe²⁺

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

（3）K₁>K₂>K₃     b   d  調(diào)節(jié)溶液的pH

（4）18～20

【解析】（1）Fe³⁺水解生成的Fe(OH)₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì) ，所以可起到凈水的作用；鋼鐵設(shè)備中的Fe會與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，離子方程式是2 Fe³⁺+Fe=3 Fe²⁺

   （2）①根據(jù)電荷守恒，則溶液中氫離子的濃度是c(Cl^－) -2 c(Fe^2＋)-3 c(Fe^3＋)=1.0×10^-2mol·L^-1,所以pH=2；

    ②根據(jù)題意，氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應(yīng)物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價從+5價降低到-1價，得到6個電子，而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價，失去1個電子，根據(jù)得失電子守恒，則氯酸根離子的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，則鐵離子的系數(shù)也是6，氯離子的系數(shù)是1，根據(jù)電荷守恒，則氫離子的系數(shù)是6，水的系數(shù)是3；

（3）鐵離子的水解分為三步，且水解程度逐漸減弱，所以水解平衡常數(shù)逐漸減小，則K₁>K₂>K₃；使平衡正向移動，因為水解為吸熱反應(yīng)，所以降溫，平衡逆向移動；加水稀釋，則水解平衡也正向移動；加入氯化銨，氯化銨溶液為酸性，氫離子濃度增大，平衡逆向移動；加入碳酸氫鈉，則消耗氫離子，所以氫離子濃度降低，平衡正向移動，所以答案選bd；從反應(yīng)的離子方程式中可知，氫離子的濃度影響高濃度聚合氯化鐵的生成，所以關(guān)鍵步驟是調(diào)節(jié)溶液的pH。

  （4）由圖像可知，聚合氯化鐵的濃度在18～20 mg·L^-1時，去除率達到最大值，污水的渾濁度減小。

【考點定位】本題主要考查了對鐵的化合物性質(zhì)的應(yīng)用，氧化還原反應(yīng)方程式的配平，對圖像的分析能力

【名師點睛】鹽水解的應(yīng)用之一為用作凈水劑，與鹽水解產(chǎn)生的膠體粒子的吸附作用有關(guān)，涉及的知識點仍是鹽的水解；溶液pH的計算需計算溶液中的氫離子濃度，根據(jù)溶液中的電荷守恒、溶度積、水的離子積常數(shù)等來計算；化學(xué)方程式的配平，首先判斷該反應(yīng)是否為氧化還原反應(yīng)，若為氧化還原反應(yīng)，則先根據(jù)得失電子守恒配平氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物的系數(shù)，再根據(jù)電荷守恒，配平方程式中離子的系數(shù)，最后根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平其余物質(zhì)的系數(shù)；對于多步反應(yīng)的平衡常數(shù)的判斷，根據(jù)方程式之間的關(guān)系，寫出平衡常數(shù)的表達式，找出其中的數(shù)學(xué)關(guān)系即可；對于圖像題，理解圖像是解題的關(guān)鍵，觀察橫軸、縱軸的含義及曲線的變化趨勢；平衡移動的判斷，根據(jù)勒夏特列原理，結(jié)合條件的改變判斷平衡移動的方向。該題包括的知識點很多，但彼此之間的聯(lián)系不大。每個小題都是一個獨立的題目。綜合考查了學(xué)生的分析問題、解決問題的能力。