Question

我国平原地区地下水质量差，铁、锰含量较高，需进行处理才能达到饮用水标准。地下水中铁锰的来源主要是矿物FeCO₃和MnCO₃。

(1)酸雨地区地下水中铁含量更高，结合化学用语从平衡移动角度解释原因_______。

(2)去除Fe²⁺

①除铁滤池经过曝气3～7天后，滤料表面形成______色物质，其成分是Fe(OH)₃，使得溶液中Fe²⁺含量迅速下降，其作用过程如图所示。

②将过程ii的离子方程式补充完整：________。

过程i：Fe²⁺+Fe(OH)₃=[Fe(OH)₂OFe]⁺+H⁺

过程ii：4[Fe(OH)₂OFe]⁺+   +10H₂O=   +  

③有利于提高过程ii反应速率的措施是______(填序号)。

A. 降低温度     B. 通入足量O₂ C. 搅拌

(3)去除Mn²⁺

向除锰滤池中加入ClO₂将Mn²⁺氧化为MnO₂，随着反应进行，滤池溶液的pH___(填“变大”“变小”或“不变”)。

Answer

FeCO3(s)Fe2+(aq)+CO32-(aq)，酸雨中含H+，结合CO32-，使得平衡正向移动，增大地下水中Fe2+的浓度 红褐 4[Fe(OH)2OFe]++O2+10H2O=8Fe(OH)3+4H+ BC 变小

【解析】

(1)根据FeCO3在溶液中存在沉淀溶解平衡分析；

(2)①根据Fe(OH)3是红褐色难溶性物质分析；

②根据题目已知条件，结合电子守恒、电荷守恒、原子守恒，书写方程式；

③根据化学反应速率的影响因素分析；

(3)结合发生的氧化还原反应，分析溶液中H+离子浓度变化进行判断。

(1)FeCO3难溶于水，在溶液中存在沉淀溶解平衡：FeCO3(s)Fe2+(aq)+CO32-(aq)，酸雨中含有H+浓度较大，H+结合CO32-形成HCO3-，使得溶液中c(CO32-)浓度降低，沉淀溶解平衡正向移动，最终使地下水中Fe2+的浓度增大；

(2)①除铁滤池经过曝气3～7天后，表面被氧化产生Fe(OH)3，由于Fe(OH)3是红褐色难溶性物质，因此会看到滤料表面形成红褐色物质；

②根据电子守恒、原子守恒电荷守恒，可得过程ii的离子方程式为：4[Fe(OH)2OFe]++O2+10H2O=8Fe(OH)3+4H+；

③A. 降低温度，物质具有的能量降低，反应速率减低，A不符合题意；

B. 通入足量O2，增大了反应物浓度，化学反应速率加快，B符合题意；

C. 搅拌能够使反应物充分接触，反应物接触面积增大，反应速率加快，C符合题意；

故合理选项是BC；

(3)向除锰滤池中加入ClO2可将Mn2+氧化为MnO2，在溶液中发生反应：2ClO2+6H2O+5Mn2+=2Cl-+5MnO2+12H+，可见随着反应进行，滤池溶液中c(H+)增大，导致溶液的酸性增强，溶液的pH变小。