Question

10．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
（2）为节约成本，工业上用NaClO₃氧化酸性FeCl₂废液得到FeCl₃．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．
（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
（4）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bd（填序号）．
a．降温b．加水稀释c．加入NH₄Cl   d．加入NaHCO₃
（5）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．

Answer 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；
（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，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；
（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；
（4）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；
（5）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．

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，
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）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；
（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，故答案为：K₁＞K₂＞K₃ ；
（4）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，
故答案为：bd；
（5）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：调节溶液的pH．

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．