Question

8．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．常見(jiàn)水處理劑還有高鐵酸鹽及ClO₂，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）高鐵酸鹽是一種綠色凈水劑，其有效成分是高鐵酸根[（FeO₄）]^2-．能消毒，且能凈水．簡(jiǎn)述其消毒并凈水原理高鐵酸鹽中鐵元素為+6價(jià)，有強(qiáng)氧化性，故能殺菌消毒，而被還原后生成Fe³⁺，能水解為氫氧化鐵膠體，故能凈水．工業(yè)上常在強(qiáng)堿性介質(zhì)中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉，該反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-．
（2）ClO₂是一種高效、低毒的消毒劑，工業(yè)上可用KC1O₃與Na₂SO₃在H₂SO₄存在下制得ClO₂，該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為2：1．
（3）描述實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鐵膠體的方法加熱燒杯中的水至沸騰，向沸水滴加幾滴飽和氯化鐵溶液，繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色，即停止加熱  ，寫(xiě)出對(duì)應(yīng)離子方程式FeCl₃+3H₂O$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Fe（OH）₃（膠體）+3HCl．
（4）為節(jié)約成本，工業(yè)上用NaClO₃ 氧化酸性FeCl₂ 廢液得到FeCl₃．
1ClO₃^-+6Fe²⁺+6、H⁺═6 Fe³⁺+1  Cl^-+3（H₂O）
實(shí)驗(yàn)室常用KSCN溶液檢測(cè)Fe³⁺的存在．檢測(cè)時(shí)觀(guān)察到溶液變紅  現(xiàn)象時(shí)，可認(rèn)為存在Fe³⁺．對(duì)于上述工業(yè)制取FeCl₃，取反應(yīng)后的溶液，如何檢測(cè)其中是否還有Fe²⁺鐵氰化鉀溶液（簡(jiǎn)述所用試劑及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，則含亞鐵離子．

Answer 1

分析 （1）高鐵酸鹽中鐵元素為+6價(jià)，有強(qiáng)氧化性，被還原后生成Fe³⁺，能凈水；在堿性條件下，利用NaClO氧化硝酸鐵，制得Na₂FeO₄，結(jié)合電荷守恒和原子守恒配平書(shū)寫(xiě)離子方程式；
（2）KClO₃在H₂SO₄存在下與Na₂SO₃反應(yīng)，SO₃^2-被氧化成SO₄^2-，由電子、電荷守恒可知該離子反應(yīng)為2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O；
（3）將飽和三氯化鐵溶液滴人沸水中來(lái)制取氫氧化鐵膠體；
（4）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(jià)從+5價(jià)降低到-1價(jià)，得到6個(gè)電子，而Fe元素的化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià)，失去1個(gè)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；
檢測(cè)Fe³⁺的存在通常用KSCN溶液，現(xiàn)象是溶液變紅；Fe²⁺遇鐵氰化鉀生成藍(lán)色沉淀．

解答 解：（1）高鐵酸鹽中鐵元素為+6價(jià)，有強(qiáng)氧化性，故能殺菌消毒，而被還原后生成Fe³⁺，能水解為氫氧化鐵膠體，故能凈水；在堿性條件下，利用NaClO氧化硝酸鐵，制得Na₂FeO₄，該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-，
故答案為：高鐵酸鹽中鐵元素為+6價(jià)，有強(qiáng)氧化性，故能殺菌消毒，而被還原后生成Fe³⁺，能水解為氫氧化鐵膠體，故能凈水；2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-；
（2）KClO₃在H₂SO₄存在下與Na₂SO₃反應(yīng)制得ClO₂，可知SO₃^2-被氧化成SO₄^2-，由電子、電荷守恒可知該離子反應(yīng)為2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O，氧化劑為KClO₃，還原劑為Na₂SO₃，由離子反應(yīng)可知該反應(yīng)氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為2：1，故答案為：2：1；
（3）實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鐵膠體的方法是：加熱燒杯中的水至沸騰，向沸水滴加幾滴飽和氯化鐵溶液，繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色，即停止加熱，要注意實(shí)驗(yàn)過(guò)程不能用玻璃棒攪拌，否則溶液出現(xiàn)渾濁；當(dāng)反應(yīng)體系呈現(xiàn)紅褐色，即制得氫氧化鐵膠體，應(yīng)立即停止加熱，否則也容易出現(xiàn)渾濁，產(chǎn)生紅褐色的氫氧化鐵沉淀，往沸水中滴加飽和氯化鐵溶液后，可稍微加熱煮沸，但不宜長(zhǎng)時(shí)間加熱，反應(yīng)原理為：FeCl₃+3 H₂O$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Fe（OH）₃（膠體）+3HCl，
故答案為：加熱燒杯中的水至沸騰，向沸水滴加幾滴飽和氯化鐵溶液，繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色，即停止加熱；FeCl₃+3H₂O$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Fe（OH）₃（膠體）+3HCl；
（4）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(jià)從+5價(jià)降低到-1價(jià)，得到6個(gè)電子，而Fe元素的化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià)，失去1個(gè)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，配平后離子方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O；
檢測(cè)Fe³⁺的存在通常用KSCN溶液，現(xiàn)象是滴入KSCN溶液后溶液變紅；Fe²⁺遇鐵氰化鉀生成藍(lán)色沉淀，故檢測(cè)FeCl₃中是否還有Fe²⁺，應(yīng)滴入鐵氰化鉀溶液，若出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，則含F(xiàn)e²⁺，否則不含．
故答案為：1；6；6H⁺；6；1；3H₂O；KSCN溶液；溶液變紅；鐵氰化鉀溶液；出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，則含亞鐵離子；

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵的化合物性質(zhì)的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)方程式的配平、平衡移動(dòng)影響因素等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用難度，難度中等．