题目内容
16.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=3 Fe2+.
(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:ClO3-+Fe2++6H+=Cl-+Fe3++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)++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,生成聚合氧化铁,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. | 1 mol•L-1 | B. | 1.5 mol•L-1 | C. | 2 mol•L-1 | D. | 2.5 mol•L-1 |
A. | 1.0L1.0mo1•L-1的NaAlO2水溶液中含有的氧原子数为2NA | |
B. | 12g石墨烯(单层石墨)中含有C-12原子的个数为NA | |
C. | 25℃时pH=13的NaOH溶液中含有OH-的数目为0.1 NA | |
D. | 1 mol的羟基与1 moL的甲基所含电子数均为9 NA |
A. | 1molFe2+与足量的H2O2溶液反应,转移2NA个电子 | |
B. | 50ml18.4mol•L-1浓H2SO4与足量铜微热反应,生成SO2分子的数目为0.46NA | |
C. | 将含3NA个离子的Na2O2固体溶于水配成1L溶液,所得溶液中Na+的浓度为2mol•L-1 | |
D. | 标况状态下,22.4L氨水含有NA个NH3分子 |
A. | 该反应中的还原剂是S2O32- | |
B. | H2O参与该反应,且作氧化剂 | |
C. | 上述反应中,每生成1 mol SO42-,可脱去2 mol Cl2 | |
D. | 根据该反应可判断氧化性:Cl2>SO42- |