Question

14．FeCl₃ 具有凈水作用，但腐蝕設備，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)．FeCl₃ 溶液腐蝕鋼鐵設備，除H⁺作用外，另一主要原因是（用離子方程式表示）2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
（2）為節(jié)約成本，工業(yè)上用NaClO₃ 氧化酸性FeCl₂ 廢液得到FeCl₃．
①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．
②完成NaClO₃ 氧化FeCl₂ 的離子方程式：□ClO₃^-+□Fe²⁺+□6H⁺=□Cl^-+□Fe³⁺+□3H₂O．
（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
以上水解反應的平衡常數(shù)K₁、K₂、K₃由大到小的順序是K₁＞K₂＞K₃．
（4）FeCl₃也可以用作SO₂尾氣的吸收劑，原理上與NaOH吸收SO₂有何不同2FeCl₃+SO₂+2H₂O═2FeCl₂+H₂SO₄+2HCl、2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O
（5）電解時，微粒的放電順序遵循微粒得失電子能力的強弱，SO₃^2-具有強的還原性．用NaOH吸收煙氣中的SO₂，將所得的Na₂SO₃溶液用碳棒進行電解，寫出陽極電極反應SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．

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；鋼鐵設備中的Fe會與鐵離子反應生成亞鐵離子；
（2）①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），據(jù)此溶液中氫離子的濃度，再根據(jù)pH=-lgc（H⁺）計算；
②氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價從+5價降低到-1價，得到6個電子，而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價，失去1個電子，根據(jù)得失電子守恒，則氯酸根離子的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，則鐵離子的系數(shù)也是6，氯離子的系數(shù)是1，根據(jù)電荷守恒，則氫離子的系數(shù)是6，水的系數(shù)是3；
（3）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；
（4）氯化鐵具有強氧化性，可氧化二氧化硫氣體；
（5）陽極上亞硫酸根離子在陽極上失去電離生成硫酸根離子．

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；鋼鐵設備中的Fe會與鐵離子反應生成亞鐵離子，離子方程式是：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
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)；2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）①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），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；
②氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，Cl元素的化合價從+5價降低到-1價，得到6個電子，而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價，失去1個電子，根據(jù)得失電子守恒，則氯酸根離子的系數(shù)為1，F(xiàn)e²⁺的系數(shù)為6，則鐵離子的系數(shù)也是6，氯離子的系數(shù)是1，根據(jù)電荷守恒，則氫離子的系數(shù)是6，水的系數(shù)是3，配平后離子方程式為：ClO₃^-+6Fe²⁺+6H⁺=Cl^-+6Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：1；6；6H⁺；1；6；3H₂O；
（3）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，
故答案為：K₁＞K₂＞K₃；
（4）氯化鐵具有強氧化性，可氧化二氧化硫氣體，反應的方程式為2FeCl₃+SO₂+2H₂O═2FeCl₂+H₂SO₄+2HCl，氫氧化鈉與二氧化硫發(fā)生中和反應，方程式為2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O，故答案為：2FeCl₃+SO₂+2H₂O═2FeCl₂+H₂SO₄+2HCl、2NaOH+SO₂=Na₂SO₃+H₂O；
（5）亞硫酸根離子在陽極失去電子發(fā)生氧化反應生成硫酸根離子，電極反應式為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺；
故答案為：SO₃^2--2e^-+H₂O=SO₄^2-+2H⁺．

點評 本題考查鐵的化合物性質(zhì)的應用、氧化還原反應方程式的配平、對圖象的分析能力、平衡移動影響因素等，需要學生具備扎實的基礎與靈活運用難度，難度中等．