20.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。(qǐng)回答下列問(wèn)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(shè)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)++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═Fex(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.
(4)天津某污水處理廠用氯化鐵凈化污水的結(jié)果如圖所示.由圖中數(shù)據(jù)得出每升污水中投放聚合氯化鐵[以Fe(mg•L-1)表示]的最佳范圍約為18~20mg•L-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)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(jì)),據(jù)此溶液中氫離子的濃度,再根據(jù)pH=-lgc(H+)計(jì)算;
②氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵,則反應(yīng)物中有氫離子參加,則生成物中有水生成,Cl元素的化合價(jià)從+5價(jià)降低到-1價(jià),得到6個(gè)電子,而Fe元素的化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià),失去1個(gè)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。
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;
(4)由圖象可知,聚合氯化鐵的濃度在18~20 mg•L-1時(shí),去除率達(dá)到最大值,污水的渾濁度減。

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(shè)備中的Fe會(huì)與鐵離子反應(yīng)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(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;
②氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵,則反應(yīng)物中有氫離子參加,則生成物中有水生成,Cl元素的化合價(jià)從+5價(jià)降低到-1價(jià),得到6個(gè)電子,而Fe元素的化合價(jià)從+2價(jià)升高到+3價(jià),失去1個(gè)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
控制條件使平衡正向移動(dòng),使平衡正向移動(dòng),因?yàn)樗鉃槲鼰岱磻?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:K1>K2>K3;bd;調(diào)節(jié)溶液的pH;
(4)由圖象可知,聚合氯化鐵的濃度在18~20 mg•L-1時(shí),去除率達(dá)到最大值,污水的渾濁度減小,
故答案為:18~20.

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.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

10.下列關(guān)于膠體的敘述,不正確的是(  )
A.膠體中分散質(zhì)粒子直徑大小在1~100 nm之間
B.可以利用丁達(dá)爾效應(yīng)區(qū)分膠體和溶液
C.可利用過(guò)濾的方法分離膠體和溶液
D.膠體在一定條件下可以穩(wěn)定存在

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

11.有X、Y、Z三種元素,已知:
①X、Y、Z的單質(zhì)在常溫下均為氣體;
②X單質(zhì)在Z單質(zhì)中燃燒,生成XZ,火焰為蒼白色;
③每2mol X2分子可與1mol Y2分子化合生成2mol X2Y分子,X2Y在常溫下為液體;
④Z單質(zhì)溶于X2Y中,所得溶液具有漂白作用;
⑤細(xì)鐵絲能在Z2中劇烈燃燒,且產(chǎn)生棕色的煙.
(1)推斷X、Y、Z三種元素的名稱:X氫元素,Y氧元素,Z氯元素.化合物的化學(xué)式為:XZHCl,X2YH2O.
(2)上述過(guò)程中涉及的化學(xué)反應(yīng)方程式:Cl2+H2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2HCl;2H2+O2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H2O;Cl2+H2O?HCl+HClO;2Fe+3Cl2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2FeCl3
(3)配平下列化學(xué)方程式
2KMnO4+16HCl(濃)→2MnCl2+5Cl2↑+2KCl+8H2O
(4)指出下列氧化還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目
6NO+4NH3═5N2+6H2O
MnO2+4HCl(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+2H2O+Cl2

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:解答題

8.酸性鋅錳干電池和堿性鋅錳干電池的構(gòu)造簡(jiǎn)圖如下所示,比較二者的異同,回答問(wèn)題

化合物Zn(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)3
Ksp近似值10-1710-1710-39
(1)酸性鋅錳干電池的負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-=Zn2+
(2)堿性鋅錳干電池在放電過(guò)程產(chǎn)生MnOOH,寫出正極反應(yīng)式MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-
(3)維持電流強(qiáng)度為0.6A,電池工作10分鐘,理論消耗Zn0.12g.(結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位,F(xiàn)=96500C/mol)
(4)用回收分離出的鋅皮制作七水合硫酸鋅,需去除少量雜質(zhì)鐵,除雜步驟如下:
①加入足量稀硫酸和雙氧水溶液將鋅皮溶解,此時(shí)鋅離子濃度為0.1mol/L
②調(diào)節(jié)溶液的pH為2.7到6之間(結(jié)果保留到小數(shù)點(diǎn)后一位),過(guò)濾除去含鐵元素的沉淀.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

15.下列反應(yīng)的離子方程式書寫正確的是( 。
A.氯水滴入氯化亞鐵溶液中:Fe2++Cl2═Fe3++2Cl-
B.鈉投入硫酸銅溶液中:2Na+Cu2+═2Na++Cu
C.Al2O3與NaOH溶液的反應(yīng):Al2O3+2OH-═2AlO2-+H2O
D.氯化鋁溶液中加入過(guò)量的氨水:Al3++4NH3•H2O═AlO2-+4NH4++2H2O

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

5.下列廣告用語(yǔ)在科學(xué)性上沒(méi)有錯(cuò)誤的是( 。
A.這種飲料中不含任何化學(xué)物質(zhì)
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C.這種口服液含豐富的氮、磷、鋅等微量元素
D.這種蒸餾水絕對(duì)純凈,其中不含任何離子

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

12.下列說(shuō)法不正確的是( 。
A.鋁制品經(jīng)久耐用的原因是在空氣中其表面可形成致密的氧化膜
B.Na-K合金可用于原子反應(yīng)堆的導(dǎo)熱劑
C.漂白粉可敞口保存
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:選擇題

9.下列有關(guān)化學(xué)用語(yǔ)表示正確的是( 。
A.N2的電子式:
B.質(zhì)子數(shù)為53、中子數(shù)為78的碘原子:${\;}_{53}^{131}$I
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D.O原子的基態(tài)電子排布式為:1s22s22p${\;}_{x}^{2}$p${\;}_{y}^{2}$p${\;}_{z}^{0}$.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:多選題

10.NA代表阿伏加德羅常數(shù).下列有關(guān)NA的敘述中,正確的是( 。
A.1mol 任何物質(zhì)所含的分子數(shù)均為NA
B.14g氮?dú)馑牡訑?shù)為NA
C.44gCO2與28gCO所含的分子數(shù)均為NA
D.NA個(gè)氫氣分子和NA個(gè)氯氣分子的質(zhì)量比為1:1

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