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3.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 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)為節約成本,工業上用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
以上水解反應的平衡常數K1、K2、K3由大到小的順序是K1>K2>K3
通過控制條件,以上水解產物聚合,生成聚合氧化鐵,離子方程式為:xFe3++yH2O?Fex(OH)y(3x-y)++yH+
欲使平衡正向移動可采用的方法是(填序號)bd.
a.降溫   b.加水稀釋  c.加入NH4Cl   d.加入NaHCO3
室溫下,使氯化鐵溶液轉化為高濃度聚合氯化鐵的關鍵條件是調節溶液的pH.

分析 (1)鋼鐵設備中的Fe會與鐵離子反應生成亞鐵離子;
(2)①根據電荷守恒: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),據此溶液中氫離子的濃度,再根據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,根據得失電子守恒,則氯酸根離子的系數為1,Fe2+的系數為6,則鐵離子的系數也是6,氯離子的系數是1,根據電荷守恒,則氫離子的系數是6,水的系數是3;
(3)鐵離子的水解分為三步,且水解程度逐漸減弱,所以水解平衡常數逐漸減小;
控制條件使平衡正向移動,水解為吸熱反應,所以降溫平衡逆向移動;加水稀釋,則水解平衡也正向移動;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;加入碳酸氫鈉,則消耗氫離子,平衡正向移動;
從反應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,所以關鍵步驟是調節溶液的pH.

解答 解:(1)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:2Fe3++Fe=3Fe2+
(2)①根據電荷守恒: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,根據得失電子守恒,則氯酸根離子的系數為1,Fe2+的系數為6,則鐵離子的系數也是6,氯離子的系數是1,根據電荷守恒,則氫離子的系數是6,水的系數是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,所以水解平衡常數逐漸減小,則K1>K2>K3
控制條件使平衡正向移動,使平衡正向移動,因為水解為吸熱反應,所以降溫,平衡逆向移動;加水稀釋,則水解平衡也正向移動;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;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,故選bd;
從反應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,所以關鍵步驟是調節溶液的pH,
故答案為:K1>K2>K3;bd;調節溶液的pH.

點評 本題考查鐵的化合物性質的應用、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,題目難度中等.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:推斷題

13.W、X、Y、Z是周期表前36號元素中的四種常見元素,其原子序數依次增大.W、Y的氧化物是導致酸雨的主要物質,X的基態原子核外有7個原子軌道填充了電子,Z的基態原子核外有1個單電子,它的一種化合物常用來檢驗葡萄糖.
(1)X位于元素周期表第三周期第ⅢA族.Y的第一電離能比X的大(填“大”或“小”).
(2)W的基態原子核外電子排布圖是,W的氣態氫化物穩定性比H2O(g)弱(填“強”或“弱”).
(3)Y的最高價氧化物對應水化物的濃溶液與Z的單質反應的化學方程式是Cu+2H2SO4(濃)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO4+SO2↑+2H2O.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

14.下列用來表示物質變化的化學用語中,正確的是(  )
A.鋼鐵發生電化腐蝕的正極反應式:Fe-2e-═Fe2+
B.氫氧燃料電池的負極反應式:O2+2H2O+4e-═4OH-
C.粗銅精煉時,與電源正極相連的是純銅,電極反應式為:Cu-2e-═Cu2+
D.電解飽和食鹽水時,陽極的電極反應式為:2Cl--2e-=Cl2

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

11.常溫下,將某一元酸HA和NaOH溶液等體積混合,分別進行編號為①、②、③的實驗,實驗數據記錄如下表
實驗編號HA物質的量濃度(mol•L-1NaOH物質的量濃度(mol•L-1混合溶液的pH
0.10.1pH=9
c0.2pH=7
0.20.1pH<7
請回答:(1)根據①組實驗情況,分析混合溶液的pH=9的原因是A-+H2O?HA+OH-.(用反應的離子方程式表示),
(2)②組情況表明,c>0.2mol•L-1(選填“>”、“<”或“=”).混合溶液中離子濃度c(A-)=c(Na+)(選填“>”、“<”或“=”)
(3)從③組實驗結果分析,說明HA的電離程度>NaA的水解程度(選填“>”、“<”或“=”),離子濃度由大到小的順序是c(A-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-).

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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題

18.同學們在學習金屬與鹽溶液的反應時,老師強調:“金屬K、Ca、Na必須除外.”化學興趣小組的同學們對此產生了興趣,并在老師的指導下,進行如下探究:
【提出問題】將金屬鈉投入到硫酸銅溶液中,結果會怎樣?
【查找資料】(1)少量鈉通常保存在煤油中
(2)鈉是銀白色的軟金屬,可用小刀切割,熔點97.81℃,沸點882.9℃,密度為0.97g/cm3
(3)鈉是一種很活潑的金屬,遇水發生劇烈反應,2Na+2H2O=2NaOH+H2
【做出猜想】猜想Ⅰ:放出氣體,生成藍色沉淀,能置換出銅;
猜想Ⅱ:放出氣體,生成藍色沉淀,不能置換出銅.
【實驗探究】
實驗操作實驗現象
①取10ml一定溶質質量分數的硫酸銅溶液,倒入50ml的燒杯里
②取一塊鈉,用濾紙吸干表面煤油,再切取綠豆大小的一塊,投入溶液中
鈉浮在液面上,熔化成閃亮小球,鈉球游動,發出“嘶嘶”的聲響,析出藍色沉淀
【現象分析】(1)鈉熔成小球是因為 鈉與水發生劇烈反應,反應放出的熱量使鈉熔化成小球.
(2)鈉球游動,發出“嘶嘶”聲響說明有氣體產生.
(3)析出藍色沉淀是因為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4 (用化學方程式表示).
【繼續探究】有部分同學認為置換出的銅可能被藍色沉淀掩蓋,于是他們進一步探究:
實驗操作實驗現象結論
取燒杯中少許沉淀于試管中,再向其中加入過量的稀硫酸沉淀全部溶解,溶液變藍色說明沉淀中不含紅色的銅
【實驗結論】在金屬活動性順序里,位于前面的金屬(K、Ca、Na必須除外)能把位于后面的金屬從它們鹽的溶液里置換出來.K、Ca、Na必須除外是因為K、Ca、Na鹽溶液的反應先是和里面的水的反應生成堿和氫氣.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

8.表是元素周期表的一部分,針對表中的①~⑩種元素,填寫下列空白:

周期
12131415161718
1
2
3
4
(1)正確表示元素②在周期表中的位置第二周期第ⅣA族
(2)在最高價氧化物對應的水化物中,酸性最強的化合物的化學式是HClO4,堿性最強的化合物的化學式是KOH.
(3)最高價氧化物對應的水化物是兩性氫氧化物的元素是Al(填元素符號),寫出它的氧化物與⑤的氫氧化物反應的離子方程式Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O.
(4)⑧的單質有許多重要用途,寫出其工業生產反應的化學方程式2C+SiO2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Si+2CO↑.
(5)③⑤⑥三元素形成的簡單離子具有相同的電子層結構,它們的離子半徑由大到小順序是(用離子符號表示)O2-、Na+、Mg2+

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

15.下列實驗現象與對應化學(或離子)方程式都正確的是(  )
A.金屬鈉投入水中,浮在水面熔成小球,并在水面快速移動,得到的溶液顯堿性;Na+H2O═Na++OH-+H2
B.氫氣在氯氣中安靜的燃燒,發出淡藍色火焰,瓶口出現白霧;H2+Cl2═2HCl
C.銅與稀硝酸反應:3Cu+8H++2NO3-═3Cu2++2NO↑+4H2O
D.少量SO2通入Ca(ClO)2溶液中:SO2+H2O+Ca2++2ClO-═CaSO3↓+2HClO

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科目:高中化學 來源: 題型:填空題

12.向含有1mol明礬的溶液中,逐滴滴入氫氧化鋇溶液,當SO42-沉淀完全時,生成氫氧化鋁沉淀的質量為0g,此時發生反應的離子方程式為Al3++4OH-+SO42-+Ba2+=BaSO4↓+AlO2-+2H2O;當滴入的氫氧化鋇溶液中含氫氧化鋇1mol時,生成氫氧化鋁沉淀的質量為26g.

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

13.一硫酸銅電解槽的橫截面積為2m2,在0.04s內若相向通過同一橫截面的銅離子和硫酸根離子分別為5.625×1018個和4.735×1018個,則電解槽中的電流是多大?方向如何?

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同步練習冊答案
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