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（Fe²⁺）=2.0×10^-2mol•L^-1，c（Fe³⁺）=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：

____ClO₃^-+____Fe²⁺+____= _____Cl^-+____Fe³⁺+______；

（3）FeCl₃在溶液中分三步水【解析】

Fe³⁺+H₂OFe（OH）²⁺+H⁺           K₁

Fe（OH）²⁺+H₂OFe（OH）₂⁺+H⁺       K₂

Fe（OH）₂⁺+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，生成聚合氯化铁，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聚合氯化铁净化污水的结果如图所示，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） 2 ； 1 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，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2Fe3++Fe=3Fe2+；

（2）①根据电荷守恒：c（Cl-）=2c（Fe2+）+3c（Fe3+）+c（H+）（酸性溶液中OH-浓度很小，在这里可以忽略不计），则c（H+）=c（Cl-）-2c（Fe2+）-3c（Fe3+）=1.0×10-2mol•L-1，则溶液pH=-lg1.0×10-2=2；

②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，配平后离子方程式为：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；

（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；控制条件使平衡正向移动，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，故选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）由图象可知，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：考查铁的化合物性质的应用、氧化还原反应方程式的配平、对图象的分析能力、平衡移动影响因素等。