Question

【題目】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(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：

___+___Fe2++___=___Cl+___Fe3++__

(3)FeCl3在溶液中分三步水解：

Fe3＋+H2OFe(OH)2++H＋ K1

Fe(OH)2++H2O+H＋ K2

+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++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(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】Fe3+水解生成的Fe(OH)3膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì) 2Fe3++Fe=3Fe2+ 2 1 6 6H+ 1 6 3H2O K1＞K2＞K3 bd 調(diào)節(jié)溶液的pH 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)，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；

(2)①根據(jù)電荷守恒：c(Cl-)=2c(Fe2+)+3c(Fe3+)+c(H+)(酸性溶液中OH-濃度很小，在這里可以忽略不計)，據(jù)此溶液中氫離子的濃度，再根據(jù)pH=-lgc(H+)計算；

②根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律配平方程式；

(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；根據(jù)外界條件對水解平衡的影響分析判斷；

(4)由圖象可知，聚合氯化鐵的濃度在18～20 mgL-1時，去除率達(dá)到最佳范圍。

(1)FeCl3凈水的原理是Fe3+水解生成的Fe(OH)3膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì)，FeCl3溶液腐蝕鋼鐵設(shè)備，除H+作用外，另一主要原因是2Fe3++Fe=3Fe2+；

(2)若酸性FeCl2廢液中電荷守恒：2c(Fe2+)+3c(Fe3+)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)，酸性溶液中可忽略c(OH-)，c(H+)=c(Cl-)-2c(Fe2+)-3c(Fe3+)=1.0×10-2mol/L，則該溶液的pH約為2；

②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，Fe2+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：+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；

(3)FeCl3的分步水解程度越來越小，所以K1>K2>K3；

a．鹽類水解為吸熱反應(yīng)，降溫平衡左移，故a不符合題意；

b．加水稀釋促進(jìn)鹽類水解，故b符合題意；

c．NH4Cl 的水解抑制上述水解，故c不符合題意；

d．NaHCO3的水解促進(jìn)上述水解，故d符合題意；

故欲使平衡正向移動可采用的方法是bd；

分析離子方程式：xFe3++yH2OFex(OH)y(3x-y)++yH+可知室溫下，使氯化鐵溶液轉(zhuǎn)化為高濃度聚合氯化鐵的關(guān)鍵條件是調(diào)節(jié)溶液的pH；

(4)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18～20mg·L-1。