Question

【題目】FeCl3 具有凈水作用，但腐蝕設備，而聚合氯化鐵是一種新型的絮凝劑，處理污水比FeCl3 高效，且腐蝕性小。請回答下列問題：

（1）FeCl3 凈水的原理是__________________________________________________。FeCl3 溶液腐蝕鋼鐵設備，除H＋作用外，另一主要原因是(用離子方程式表示)______________________________。

（2）為節約成本，工業上用NaClO3氧化酸性FeCl2廢液得到FeCl3。

①若酸性FeCl2廢液中c(Fe2＋)＝2.0×10－2 mol·L－1, c(Fe3＋)＝1.0×10－3 mol·L－1，c(Cl－)＝5.3×10－2 mol·L－1，則該溶液的pH約為________。

②完成NaClO3氧化FeCl2的離子方程式：

ClO3－＋Fe2＋＋________===Cl－＋Fe3＋＋________，______________

（3）FeCl3在溶液中分三步水解：

Fe3＋＋H2O Fe(OH)2＋＋H＋　K1

Fe(OH)2＋＋H2OFe(OH)2＋＋H＋　K2

Fe(OH)2＋＋H2OFe(OH)3＋H＋　K3

以上水解反應的平衡常數K1、K2、K3由大到小的順序是________________。

通過控制條件，以上水解產物聚合，生成聚合氯化鐵，離子方程式為xFe3＋＋yH2OFex(OH)＋yH＋，欲使平衡正向移動可采用的方法是(填序號)________。

a．降溫 b．加水稀釋

c．加入NH4Cl d．加入NaHCO3

（4）天津某污水處理廠用聚合氯化鐵凈化污水的結果如圖所示。由圖中數據得出每升污水中投放聚合氯化鐵[以Fe(mg·L－1)表示]的最佳范圍約為________mg·L－1。

Answer 1

【答案】Fe3＋水解Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋21 6 6H＋ 1 6 3H2OK1>K2>K3bd18－20

【解析】

（1）Fe3+水解生成的Fe（OH）3膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質，可起到凈水的作用；鋼鐵設備中的Fe會與鐵離子反應生成亞鐵離子；（2）①根據電荷守恒：c（Cl-）=2c（Fe2+）+3c（Fe3+）+c（H+）（酸性溶液中OH-濃度很小，在這里可以忽略不計），據此溶液中氫離子的濃度，再根據pH=-lgc（H+）計算；②氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價從+5價降低到-1價，得到6個電子，而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價，失去1個電子，根據得失電子守恒，則氯酸根離子的系數為1，Fe2+的系數為6，則鐵離子的系數也是6，氯離子的系數是1，根據電荷守恒，則氫離子的系數是6，水的系數是3；（3）鐵離子的水解分為三步，且水解程度逐漸減弱，所以水解平衡常數逐漸減小；控制條件使平衡正向移動，水解為吸熱反應，所以降溫平衡逆向移動；加水稀釋，則水解平衡也正向移動；加入氯化銨，氯化銨溶液為酸性，氫離子濃度增大，平衡逆向移動；加入碳酸氫鈉，則消耗氫離子，平衡正向移動；（4）由圖像可知，聚合氯化鐵的濃度在18～20 mg·L-1時，去除率達到最大值，污水的渾濁度減小。

（1）Fe3+水解生成的Fe（OH）3膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質，可起到凈水的作用；鋼鐵設備中的Fe會與鐵離子反應生成亞鐵離子，離子方程式是：2Fe3++Fe=3Fe2+；（2）①根據電荷守恒：c（Cl-）=2c（Fe2+）+3c（Fe3+）+c（H+）（酸性溶液中OH-濃度很小，在這里可以忽略不計），則c（H+）=c（Cl-）-2c（Fe2+）-3c（Fe3+）=1.0×10-2molL-1，則溶液pH=-lg1.0×10-2=2；②氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價從+5價降低到-1價，得到6個電子，而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價，失去1個電子，根據得失電子守恒，則氯酸根離子的系數為1，Fe2+的系數為6，則鐵離子的系數也是6，氯離子的系數是1，根據電荷守恒，則氫離子的系數是6，水的系數是3，配平后離子方程式為：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；（3）鐵離子的水解分為三步，且水解程度逐漸減弱，所以水解平衡常數逐漸減小，則K1>K2>K3；控制條件使平衡正向移動，使平衡正向移動，因為水解為吸熱反應，所以降溫，平衡逆向移動；加水稀釋，則水解平衡也正向移動；加入氯化銨，氯化銨溶液為酸性，氫離子濃度增大，平衡逆向移動；加入碳酸氫鈉，則消耗氫離子，所以氫離子濃度降低，平衡正向移動，故選bd；（4）由圖像可知，聚合氯化鐵的濃度在18～20 mg·L-1時，去除率達到最大值，污水的渾濁度減小。