Question

【题目】FeCl3具有净水作用，而高铁酸钠(Na2FeO4)易溶于水，是一种新型多功能水处理剂，处理污水比FeCl3高效。请回答下列问题：已知25℃，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，lg2=0.3

(1)FeCl3净水的原理是______。(用离子方程式表示)，Fe3＋水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质，常温下此反应的平衡常数为______(填写数值)。

(2)25℃时pH=3的溶液中，Fe3＋浓度的最大值为c(Fe3＋)=______molL－1。

(3)FeCl3在溶液中分三步水解：

Fe3＋＋H2OFe(OH)2＋＋H＋ K1

Fe(OH)2＋＋H2O＋H＋ K2

＋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＋＋yH2O＋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NaHCO3d.加入NH4Cl

(4)从环境保护的角度看，制备Na2FeO4较好的方法为电解法，其装置如图所示：

①电解过程中阳极的电极反应式为______。

②图甲装置中的电源采用NaBH4(B元素的化合价为＋3价)和H2O2作原料的燃料电池，电源工作原理如图所示。电极a与甲池中_______(填“石墨”或“铁丝网”)连接，电极b的反应式为________。

Answer 1

【答案】Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋ 2.5×10－5 4×10－5 K1＞K2＞K3 b c Fe＋8OH－－6e－=＋4H2O 石墨 H2O2＋2e－=2OH－

【解析】

(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，离子方程式为：Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+，该反应平衡常数K===2.5×10－5；

(2)25℃时pH=3的溶液中，c(H+)=10-3mol/L，则c(OHˉ)=10-11mol/L，c(Fe3+)==mol/L=4×10－5 mol/L；

(3)由于前一步的水解会对后一步的水解产生抑制作用，所以三级水解程度依次减小，即K1＞K2＞K3；

a．水解为吸热反应，降温平衡逆向移动，故a不符合；

b．“越稀越水解”，加水稀释可以使平衡正向移动，故b符合；

c．加入碳酸氢钠，电离出的碳酸氢根与氢离子结合促进铁离子的水解，故c符合；

d．铵根水解产生氢离子，会使平衡逆向移动，故d不符合；

综上所述选bc；

(4)①铁丝网与电源正极相连为阳极，根据题意可知Fe失电子被氧化成，所以电极反应式为Fe＋8OH－－6e－=＋4H2O；

②据图可知电极b上H2O2转化为OHˉ，O元素被还原，所以b电极为电池的正极，电极反应为H2O2＋2e－=2OH－，电极a为电池负极，与甲池中的石墨连接。