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�。�（已知25℃Ksp[Fe（OH）₃]=4.010^-38    lg2=0.3   ）
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）FeCl₃ 凈水的原理是Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃膠體+3H⁺．（用離子方程式表示），F(xiàn)e³⁺水解生成的Fe（OH）₃膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質(zhì)，常溫下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為2.5×10^-5（填寫數(shù)值）．
（2）將FeCl₃ 溶液與NaHCO₃溶液混合，其離子方程式為Fe³⁺+3HCO₃^-=Fe（OH）₃↓+3CO₂↑．
（3）25℃時(shí)pH=3的溶液中，c（Fe³⁺）=4×10^-5mol•L^-1要使Fe³⁺沉淀完全，pH應(yīng)大于3.2
（4）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
以上水解反應(yīng)的平衡常數(shù)K₁、K₂、K₃由大到小的順序是K₁＞K₂＞K₃．
通過(guò)控制條件，以上水解產(chǎn)物聚合，生成聚合氧化鐵，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
（5）FeCl₃溶液可腐蝕印刷電路板，其反應(yīng)為Cu+2FeCl₃═CuCl₂+2FeCl₂ 要將此反應(yīng)設(shè)計(jì)在原電池中進(jìn)行，則正極反應(yīng)式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．

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；由Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃膠體+3H⁺，K=$\frac{{c}^{3}（{H}^{+}）}{c（F{e}^{3+}）}$，分析解答；
（2）NaHCO₃溶液和FeCl₃溶液混合發(fā)生雙水解生成氫氧化鐵沉淀和二氧化碳?xì)怏w；
（3）據(jù)氫氧化鐵的溶度積常數(shù)和Fe³⁺沉淀完全的濃度為c（Fe³⁺）＜10^-5mol•L^-1，計(jì)算氫氧根離子濃度得到溶液最小pH；
（4）鐵離子的水解分為三步，且水解程度逐漸減弱，所以水解平衡常數(shù)逐漸減��；
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)；
（5）正極上鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，其正極電極反應(yīng)式為極：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，
故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺；2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；

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，離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃膠體+3H⁺，K=$\frac{{c}^{3}（{H}^{+}）}{c（F{e}^{3+}）}$=$\frac{{K}_{w}^{3}}{Ksp[Fe（OH）_{3}]}$=$\frac{（1×1{0}^{-14}）^{3}}{4×1{0}^{-38}}$=2.5×10^-5，故答案為：Fe³⁺+3H₂O=Fe（OH）₃膠體+3H⁺；2.5×10^-5；
（2）NaHCO₃溶液和FeCl₃溶液混合發(fā)生雙水解生成氫氧化鐵沉淀和二氧化碳?xì)怏w；反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3HCO₃^-=Fe（OH）₃↓+3CO₂↑，
故答案為：Fe³⁺+3HCO₃^-=Fe（OH）₃↓+3CO₂↑；
（3）25℃時(shí)pH=3的溶液中，c（Fe³⁺）=$\frac{4×1{0}^{-38}}{（1{0}^{-11}）^{3}}$=4×10^-5；常溫時(shí)，F(xiàn)e（OH）₃的K_sp=1×10^-38，要使溶液中的Fe³⁺沉淀完全，殘留在溶液中的c（Fe³⁺）＜10^-5mol•L^-1；
Ksp=c（Fe³⁺）c³（OH^-）=10^-5×c³（OH^-）=4×10^-38
c（OH^-）=10^-11mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-11}}$=10^-3mol/L，
溶液PH=3.2；
故答案為：4×10^-5；3.2；
（4）鐵離子的水解分為三步，且水解程度逐漸減弱，所以水解平衡常數(shù)逐漸減小，則K₁＞K₂＞K₃；
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；
故答案為：K₁＞K₂＞K₃；bd；
（5）正極上鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，其正極電極反應(yīng)式為極：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵的化合物性質(zhì)的應(yīng)用、氧化還原反應(yīng)方程式的配平、對(duì)圖象的分析能力、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．