题目内容
12.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Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质,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)2Fe3++Fe=3Fe2+;
(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;
②完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式:
1ClO3-+6Fe2++6H+=1Cl-+6Fe3++3H2O
(3)FeCl3在溶液中分三步水解:
Fe3++H2O?Fe(OH)2++H+ K1
Fe(OH)2++H2O?Fe(OH)2++H+ K2
Fe(OH)2++H2O?Fe(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K1>K2>K3.
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++yH2O?Fex(OH)y(3x-y)++yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号)bd.
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调节溶液的pH;
(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18~20mg•L-1.
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;
(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),据此溶液中氢离子的浓度,再根据pH=-lgc(H+)计算;
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;
(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;
控制条件使平衡正向移动,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,平衡正向移动;
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.
解答 解:(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+,
故答案为: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)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,
故答案为: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,
故答案为:1;6;6H+;1;6;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,
故答案为:K1>K2>K3;bd;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,
故答案为:18~20.
点评 本题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,需要学生具备扎实的基础与灵活运用难度,难度中等.
A. | 明矾净化水 | B. | 纯碱去油污 | C. | 食醋除水垢 | D. | 漂白粉漂白织物 |
A. | 乙醚的沸点 | B. | 乙醇在水中的溶解度 | ||
C. | 氢化镁的晶格能 | D. | DNA的双螺旋结构 |
A. | 铜电极上发生氧化反应 | |
B. | 电池工作一段时间后,甲池的c(SO42-)减小 | |
C. | 电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加 | |
D. | 阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡 |
A. | 原子最外层电子数由多到少的顺序:Y、X、W、Z | |
B. | 原子半径由大到小的顺序:W、Z、Y、X | |
C. | 元素非金属性由强到弱的顺序:Z、W、X | |
D. | 简单气态氢化物的稳定性由强到弱的顺序:X、Y、W |
A. | 在NaOH水溶液中加热,化合物X可发生消去反应 | |
B. | 在一定条件,化合物Y可与HCHO发生缩聚反应 | |
C. | 用FeCl3溶液可鉴别化合物X和Y | |
D. | 化合物Y中不含有手性碳原子 |