Question

8．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�。�常見水處理劑還有高鐵酸鹽及ClO₂，請回答下列問題：
（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．簡述其消毒并凈水原理高鐵酸鹽中鐵元素為+6價，有強氧化性，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)上常在強堿性介質中用NaClO氧化Fe（OH）₃生成高鐵酸鈉、氯化鈉，該反應的離子方程式為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，該反應氧化劑與還原劑物質的量之比為2：1．
（3）描述實驗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  ，寫出對應離子方程式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）
實驗室常用KSCN溶液檢測Fe³⁺的存在．檢測時觀察到溶液變紅  現(xiàn)象時，可認為存在Fe³⁺．對于上述工業(yè)制取FeCl₃，取反應后的溶液，如何檢測其中是否還有Fe²⁺鐵氰化鉀溶液（簡述所用試劑及實驗現(xiàn)象）出現(xiàn)藍色沉淀，則含亞鐵離子．

Answer 1

分析 （1）高鐵酸鹽中鐵元素為+6價，有強氧化性，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，結合電荷守恒和原子守恒配平書寫離子方程式；
（2）KClO₃在H₂SO₄存在下與Na₂SO₃反應，SO₃^2-被氧化成SO₄^2-，由電子、電荷守恒可知該離子反應為2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O；
（3）將飽和三氯化鐵溶液滴人沸水中來制取氫氧化鐵膠體；
（4）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；
檢測Fe³⁺的存在通常用KSCN溶液，現(xiàn)象是溶液變紅；Fe²⁺遇鐵氰化鉀生成藍色沉淀．

解答 解：（1）高鐵酸鹽中鐵元素為+6價，有強氧化性，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，該反應的離子反應方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+5H₂O+3Cl^-，
故答案為：高鐵酸鹽中鐵元素為+6價，有強氧化性，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為2ClO₃^-+SO₃^2-+2H⁺═2ClO₂+SO₄^2-+H₂O，氧化劑為KClO₃，還原劑為Na₂SO₃，由離子反應可知該反應氧化劑與還原劑物質的量之比為2：1，故答案為：2：1；
（3）實驗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，要注意實驗過程不能用玻璃棒攪拌，否則溶液出現(xiàn)渾濁；當反應體系呈現(xiàn)紅褐色，即制得氫氧化鐵膠體，應立即停止加熱，否則也容易出現(xiàn)渾濁，產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，但不宜長時間加熱，反應原理為：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，配平后離子方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O；
檢測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⁺遇鐵氰化鉀生成藍色沉淀，故檢測FeCl₃中是否還有Fe²⁺，應滴入鐵氰化鉀溶液，若出現(xiàn)藍色沉淀，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)藍色沉淀，則含亞鐵離子；

點評 本題考查鐵的化合物性質的應用、氧化還原反應方程式的配平、平衡移動影響因素等，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用難度，難度中等．