Question

【题目】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：

（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)++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++yH2OFex(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

【答案】（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 bd 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2 Fe3++Fe=3 Fe2+

（2）①根据电荷守恒，则溶液中氢离子的浓度是c(Cl－) -2 c(Fe2＋)-3 c(Fe3＋)=1.0×10-2mol·L-1,所以pH=2；②根据题意，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，则K1>K2>K3；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，所以答案选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。

（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，污水的浑浊度减小。