Question

【題目】FeCl3具有凈水作用，但腐蝕設備，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(Fe2＋)=2.0×10-2mol·L-1，c(Fe3＋)=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：

（3）FeCl3 在溶液中分三步水解：

Fe3＋+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，以上水解產物聚合，生成聚合氧化鐵，離子方程式為：xFe3++yH2OFex(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，使氯化鐵溶液轉化為高濃度聚合氯化鐵的關鍵條件是 。

（4）天津某污水處理廠用氯化鐵凈化污水的結果如下圖所示。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 2 Fe3++Fe=3 Fe2+

（2）①2 ②1 6 6H+ 1 6 3H2O

（3）K1>K2>K3 bd 調節(jié)溶液的pH（4）18～20

【解析】

試題分析：（1）Fe3+水解生成的Fe(OH)3膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質 ，所以可起到凈水的作用；鋼鐵設備中的Fe會與鐵離子反應生成亞鐵離子，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(Fe2＋)-3 c(Fe3＋)=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，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，所以關鍵步驟是調節(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。