Question

【题目】为了保护环境，充分利用资源，可将工业废弃物转变成重要的化工原料。回答下列问题：

（1）可用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3，FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备。

①写出NaClO3氧化酸性FeCl2的离子方程式：__________________________。

②若酸性FeCl2废液中：c(Fe2+)=2.0×10-2 mol∕L，c(Fe3+)=1.0×10-3 mol∕L，c(Cl－)=5.3×10-2 mol∕L，则该溶液的c(H+)约为_________。

③与明矾净水原理相似，FeCl3净水的原理是：________________（用恰当文字回答）

（2）可用废铁屑为原料，按下图的工艺流程制备聚合硫酸铁（PFS），PFS是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。

①酸浸时最合适的酸是______________。

②反应釜中加入的氧化剂，下列试剂中最合适的是____________（填标号）。

a．HNO3 b．KMnO4 c．Cl2 d．H2O2

③检验其中Fe2+是否完全被氧化，可选择__________（填标号）。

a．KMnO4溶液 b．Na2SO3溶液 c．KSCN溶液

Answer 1

【答案】ClO3－＋6Fe2+＋6H+＝Cl－＋6Fe3+＋3H2O 10-2mol/L FeCl3在自然水中能生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质 硫酸 d a

【解析】

(1)①NaClO3氧化酸性FeCl2，Cl元素的化合价从+5价降低到-1价，而Fe元素的化合价从+2价升高到+3价，结合守恒规律写出反应的离子方程式；

②根据电荷守恒：c(Cl-)=2c(Fe2+)+3c(Fe3+)+c(H+)计算；

③Fe3+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；

(2)废铁屑在酸浸槽中加入酸，酸浸时加入的酸能腐蚀Fe且不能引进杂质，根据PFS成分知，酸为硫酸；然后过滤，向滤液中加入氧化剂，氧化剂能氧化亚铁离子且不能引进新的杂质，选取双氧水；然后向聚合釜中加入水和硫酸，最后得到PFS，结合氧化还原反应的规律分析解答。

(1)①NaClO3氧化酸性FeCl2，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，而Fe元素的化合价从+2价升高到+3价，根据得失电子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O，故答案为：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；

②根据电荷守恒：c(Cl-)=2c(Fe2+)+3c(Fe3+)+c(H+)(酸性溶液中OH-浓度很小，忽略不计)，则c(H+)=c(Cl-)-2c(Fe2+)-3c(Fe3+)=1.0×10-2molL-1， 故答案为：1.0×10-2 mol/L；

③Fe3+水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质，水解离子方程式为Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3，可起到净水的作用，

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，水解离子方程式为Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3，可起到净水的作用；

(2)①根据实验目的制备聚合硫酸铁(PFS)，酸浸时最合适的酸是稀硫酸，这样可以防止带入新的杂质，故答案为：稀硫酸；

②反应釜中加入氧化剂的作用是将Fe2+转化为Fe3+，最合适的是H2O2，这是因为利用过氧化氢做氧化剂不会带入新的杂质，故答案为：d；

③Fe2+完全被氧化为Fe3+，则溶液中不存在Fe2+，故选择KMnO4溶液检验，向溶液中滴加KMnO4溶液，高锰酸钾溶液不褪色，即可证明完全被氧化，故答案为：a。