Question

（14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：

（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^-+ Fe^2＋+          = Cl^－+ Fe^3＋+           .

（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 b d 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，所以起到净水的作用；钢铁设备中的Fe与Fe3+反应生成Fe2+，离子方程式为2 Fe3++Fe=3 Fe2+

（2）①根据电荷守恒，溶液中氢离子的浓度为c(Cl-）-2c(Fe2+）-3c(Fe3+）=1.0×10-2mol·L-1，所以PH=2

②根据题意，NaClO3 氧化FeCl2 ，反应物中有H＋参加，则生成物中有水生成，Cl元素的化合价从+5降到-1，得到6个电子，而Fe元素从+2升高到+3，失去1个电子，根据得失电子守恒，ClO3-的系数为1，Fe2＋的系数为6，则Cl－的系数为1，Fe2+的系数为6，根据电荷守恒，H＋的系数为6，H2O的系数为3

（3）Fe3＋的水解分三步，水解程度逐渐减弱，所以水解平衡常数逐渐减小，则K1>K2>K3

xFe3++yH2OFex(OH）y(3x-y）++yH+为吸热反应，a、降温，平衡逆向移动 b、加水稀释，平衡正向移动c、NH4Cl溶液呈酸性，H+浓度增大，平衡逆向移动d、加入NaHCO3，消耗H+，H+浓度减小，平衡正向移动，答案选bd；由方程式可知H+浓度影响高浓度聚合氯化铁的生成，所以关键条件是调节溶液的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，污水的浑浊度最小。

考点：铁的化合物性质的应用，氧化还原方程式的配平，对图像的分析能力。