Question

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：

（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，则该溶液的PH约为       。

②完成NaClO₃ 氧化FeCl₂ 的离子方程式：

（3）FeCl₃ 在溶液中分三步水解：

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 2 Fe3++Fe=3 Fe2+

（2）①2 ②1 6 6H+ 1 6 3H2O

（3）K1>K2>K3 bd 调节溶液的pH（4）18～20

【解析】

试题分析：（1）Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质 ，所以可起到净水的作用；钢铁设备中的Fe会与铁离子反应生成亚铁离子，离子方程式是2 Fe3++Fe=3 Fe2+

（2）①根据电荷守恒，则溶液中氢离子的浓度是c(Cl－) -2 c(Fe2＋)-3 c(Fe3＋)=1.0×10-2mol·L-1,所以pH=2；②根据题意，氯酸钠氧化酸性的氯化亚铁，则反应物中有氢离子参加，则生成物中有水生成，Cl元素的化合价从+5价降低到-1价，得到6个电子，而Fe元素的化合价从+2价升高到+3价，失去1个电子，根据得失电子守恒，则氯酸根离子的系数为1，Fe2+的系数为6，则铁离子的系数也是6，氯离子的系数是1，根据电荷守恒，则氢离子的系数是6，水的系数是3；

（3）铁离子的水解分为三步，且水解程度逐渐减弱，所以水解平衡常数逐渐减小，则K1>K2>K3；使平衡正向移动，因为水解为吸热反应，所以降温，平衡逆向移动；加水稀释，则水解平衡也正向移动；加入氯化铵，氯化铵溶液为酸性，氢离子浓度增大，平衡逆向移动；加入碳酸氢钠，则消耗氢离子，所以氢离子浓度降低，平衡正向移动，所以答案选bd；从反应的离子方程式中可知，氢离子的浓度影响高浓度聚合氯化铁的生成，所以关键步骤是调节溶液的pH。

（4）由图像可知，聚合氯化铁的浓度在18～20 mg·L-1时，去除率达到最大值，污水的浑浊度减小。

考点：本题主要考查了对铁的化合物性质的应用，氧化还原反应方程式的配平，对图像的分析能力。