Question

(16分)FeCl₃ 具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl₃ 高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：(16分)

（1）FeCl₃ 净水的原理是    。FeCl₃溶液腐蚀钢铁设备，除H^＋作用外，另一主要原因是（用离子方程式表示）       。

（2）为节约成本，工业上用NaClO₃ 氧化酸性FeCl₂ 废液得到FeCl₃ 。

①若酸性FeCl₂ 废液中各离子浓度如下：则该溶液的pH约为     。

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,

②NaClO₃ 能在酸性条件下氧化FeCl₂ ，写出离子方程式：

（3）FeCl₃ 在溶液中分三步水【解析】

Fe^3＋+H₂O Fe(OH)²⁺+H^＋   K₁       

Fe(OH)²⁺+H₂OFe(OH)₂⁺+H^＋   K₂

Fe(OH)⁺+H₂OFe(OH)₃+H^＋      K₃

以上水解反应的平衡常数K₁、K₂、K₃由大到小的顺序是    。

通过控制条件，以上水解产物聚合，生成聚合氧化铁，离子方程式为： xFe³⁺+yH₂OFe_x(OH)_y^(3x-y)++yH⁺

欲使平衡正向移动可采用的方法是（填序号）       。

a．降温      b．加水稀释      c．加入NH₄Cl       d．加入NaHCO₃

室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是    。

（4）天津某污水处理厂用氯化铁净化污水的结果如下图所示。

由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe(mg·L^-1)表示]的最佳范围约为      mg·L^-1。

Answer

（1）Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质；2Fe3++Fe=3Fe2+；

（2）①2； ②ClO3－+ 6Fe2＋+6H+= Cl－+ 6Fe3＋+3H2O

（3）K1>K2>K3 ；b、d ；调节溶液的pH；（4）18～20 （16分）。

【解析】

试题分析：（1）FeCl3是强酸弱碱盐，在溶液中净水的原理是Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质，从而达到净化水的作用；FeCl3溶液腐蚀钢铁设备，除其电离产生的Fe3+水解使溶液显酸性，H＋作用外，另一主要原因是Fe3+有强的氧化性，与铁发生氧化还原反应，反应的离子方程式是：2Fe3++Fe=3Fe2+；（2）①根据任何溶液都呈电中性，由于c(Fe2＋)=2.0×10-2mol·L-1，c(Fe3＋)=1.0×10-3mol·L-1， c(Cl－)=5.3×10-2mol·L-1，2c(Fe2＋)+3c(Fe3＋)+c(H+)= c(Cl－)，2×2.0×10-2mol·L-1+ 3×1.0×10-3mol·L-1+ c(H+) =5.3×10-2mol·L-1，解得c(H+)=1.0×10-2mol·L-1，所以pH=2；②NaClO3能在酸性条件下氧化FeCl2，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得该反应的离子方程式是ClO3－+ 6Fe2＋+6H+= Cl－+ 6Fe3＋+3H2O；（3）盐的水解是逐步进行的，由于第一步水解产生的H+会对第二步水解平衡起抑制作用，第二步水解会对第三步水解平衡起抑制作用，所以水解程度逐渐减小，因此水解平衡常数逐渐减小，故K1>K2>K3；a．由于盐的水解反应是吸热反应，降低温度，化学平衡会向放热的逆反应方向移动，不利用盐的水解，错误；b．加水稀释，由于生成的离子浓度减小的多，平衡正向移动，有利于盐的水解，正确；c．NH4Cl是强酸弱碱盐，水解使溶液显酸性，若向溶液中加入NH4Cl，由于生成物H+的c(H+)增大，平衡逆向移动，对盐的水解不利，错误；d．NaHCO3是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，若向溶液中加入NaHCO3，该盐水解产生的OH-会中和消耗溶液中的H+，使c(H+)减小，化学平衡正向移动，促进了盐的水解，正确；室温下，使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是通过控制溶液的酸碱性调节溶液的pH来实现。（4）根据物质的污水去除效率与铁的含量关系图可知投放聚合氯化铁的最佳范围约为18～20 mg·L-1。

考点：考查FeCl3 、聚合氯化铁的性质及作用的知识。