Question

6．FeCl₃具有凈水作用，但腐蝕設(shè)備，而聚合氯化鐵是一種新型的絮凝劑，處理污水比FeCl₃高效，且腐蝕性小，請(qǐng)回答下列問題：
（1）FeCl₃凈水的原理是Fe³⁺水解生成的Fe（OH）₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì)
Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺．
（2）為節(jié)約成本，工業(yè)上用NaClO₃氧化酸性FeCl₂廢液得到FeCl₃． 若酸性FeCl₂廢液中
c（Fe²⁺）=2.0×10^-2mol•L^-1，c（Fe³⁺）=1.0×10^-3mol•L^-1，c（Cl^-）=5.3×10^-2mol•L^-1，
則該溶液的pH約為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
以上水解反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁、K₂、K₃由大到小的順序是K₁＞K₂＞K₃．
（4）通過控制條件，以上水解產(chǎn)物聚合，生成聚合氯化鐵，離子方程式為：xFe³⁺+yH₂O?Fe_x（OH）_y^（3x-y）++yH ⁺
欲使平衡正向移動(dòng)可采用的方法是（填序號(hào)）bd．
a．降溫      b．加水稀釋      c．加入NH₄Cl    d．加入NaHCO₃
室溫下，使氯化鐵溶液轉(zhuǎn)化為高濃度聚合氯化鐵的關(guān)鍵條件是調(diào)節(jié)溶液的pH．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺水解生成的Fe（OH）₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì)，可起到凈水的作用；鋼鐵設(shè)備中的Fe會(huì)與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子；
（2）根據(jù)電荷守恒：c（Cl^-）=2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（H⁺）（酸性溶液中OH^-濃度很小，在這里可以忽略不計(jì)），據(jù)此溶液中氫離子的濃度，再根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計(jì)算；
（3）鐵離子的水解分為三步，F(xiàn)eCl₃在溶液中分三步水解：鐵離子逐個(gè)結(jié)合水電離出的氫氧根離子，促進(jìn)水電離平衡正向進(jìn)行，平衡常數(shù)表達(dá)式中固體和純液體不寫入；第一步水解顯示酸性會(huì)抑制第二步水解．水解程度逐漸減弱，所以水解平衡常數(shù)逐漸減��；
（4）控制條件使平衡正向移動(dòng)，水解為吸熱反應(yīng)，所以降溫平衡逆向移動(dòng)；加水稀釋，則水解平衡也正向移動(dòng)；加入氯化銨，氯化銨溶液為酸性，氫離子濃度增大，平衡逆向移動(dòng)；加入碳酸氫鈉，則消耗氫離子，平衡正向移動(dòng)；
從反應(yīng)的離子方程式中可知，氫離子的濃度影響高濃度聚合氯化鐵的生成，所以關(guān)鍵步驟是調(diào)節(jié)溶液的pH．

解答 解：（1）Fe³⁺水解生成的Fe（OH）₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì)，可起到凈水的作用，反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Fe³⁺水解生成的Fe（OH）₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì)，F(xiàn)e³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺；
（2）根據(jù)電荷守恒：c（Cl^-）=2c（Fe²⁺）+3c（Fe³⁺）+c（H⁺）（酸性溶液中OH^-濃度很小，在這里可以忽略不計(jì)），則c（H⁺）=c（Cl^-）-2c（Fe²⁺）-3c（Fe³⁺）=1.0×10^-2mol•L^-1，則溶液pH=-lg1.0×10^-2=2，
故答案為：2；
（3）一步水解顯酸性，水解生成的氫離子會(huì)抑制第二步水解，第二步抑制第三步，K₁、K₂和K3大小關(guān)系是K₁＞K₂＞K₃，
故答案為：K₁＞K₂＞K₃；
（4）控制條件使平衡正向移動(dòng)，使平衡正向移動(dòng)，因?yàn)樗�解為吸熱反�?yīng)，所以降溫，平衡逆向移動(dòng)；加水稀釋，則水解平衡也正向移動(dòng)；加入氯化銨，氯化銨溶液為酸性，氫離子濃度增大，平衡逆向移動(dòng)；加入碳酸氫鈉，則消耗氫離子，所以氫離子濃度降低，平衡正向移動(dòng)，故選bd；
從反應(yīng)的離子方程式中可知，氫離子的濃度影響高濃度聚合氯化鐵的生成，所以關(guān)鍵步驟是調(diào)節(jié)溶液的pH，
故答案為：bd；調(diào)節(jié)溶液的pH．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵的化合物性質(zhì)的應(yīng)用、膠體性質(zhì)分析、弱電解質(zhì)電離平衡常數(shù)大小、平衡移動(dòng)影響因素等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活運(yùn)用難度，難度中等．