Question

【題目】為了保護環境，充分利用資源，可將工業廢棄物轉變成重要的化工原料。回答下列問題：

（1）可用NaClO3氧化酸性FeCl2廢液得到FeCl3，FeCl3具有凈水作用，但腐蝕設備。

①寫出NaClO3氧化酸性FeCl2的離子方程式：__________________________。

②若酸性FeCl2廢液中：c(Fe2+)=2.0×10-2 mol∕L，c(Fe3+)=1.0×10-3 mol∕L，c(Cl－)=5.3×10-2 mol∕L，則該溶液的c(H+)約為_________。

③與明礬凈水原理相似，FeCl3凈水的原理是：________________（用恰當文字回答）

（2）可用廢鐵屑為原料，按下圖的工藝流程制備聚合硫酸鐵（PFS），PFS是一種新型的絮凝劑，處理污水比FeCl3高效，且腐蝕性小。

①酸浸時最合適的酸是______________。

②反應釜中加入的氧化劑，下列試劑中最合適的是____________（填標號）。

a．HNO3 b．KMnO4 c．Cl2 d．H2O2

③檢驗其中Fe2+是否完全被氧化，可選擇__________（填標號）。

a．KMnO4溶液 b．Na2SO3溶液 c．KSCN溶液

Answer 1

【答案】ClO3－＋6Fe2+＋6H+＝Cl－＋6Fe3+＋3H2O 10-2mol/L FeCl3在自然水中能生成Fe(OH)3膠體，Fe(OH)3膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質 硫酸 d a

【解析】

(1)①NaClO3氧化酸性FeCl2，Cl元素的化合價從+5價降低到-1價，而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價，結合守恒規律寫出反應的離子方程式；

②根據電荷守恒：c(Cl-)=2c(Fe2+)+3c(Fe3+)+c(H+)計算；

③Fe3+水解生成的Fe(OH)3膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質，可起到凈水的作用；

(2)廢鐵屑在酸浸槽中加入酸，酸浸時加入的酸能腐蝕Fe且不能引進雜質，根據PFS成分知，酸為硫酸；然后過濾，向濾液中加入氧化劑，氧化劑能氧化亞鐵離子且不能引進新的雜質，選取雙氧水；然后向聚合釜中加入水和硫酸，最后得到PFS，結合氧化還原反應的規律分析解答。

(1)①NaClO3氧化酸性FeCl2，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，而Fe元素的化合價從+2價升高到+3價，根據得失電子守恒和電荷守恒，反應的離子方程式為：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O，故答案為：ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O；

②根據電荷守恒：c(Cl-)=2c(Fe2+)+3c(Fe3+)+c(H+)(酸性溶液中OH-濃度很小，忽略不計)，則c(H+)=c(Cl-)-2c(Fe2+)-3c(Fe3+)=1.0×10-2molL-1， 故答案為：1.0×10-2 mol/L；

③Fe3+水解生成的Fe(OH)3膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質，水解離子方程式為Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3，可起到凈水的作用，

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，水解離子方程式為Fe3++3H2O3H++Fe(OH)3，可起到凈水的作用；

(2)①根據實驗目的制備聚合硫酸鐵(PFS)，酸浸時最合適的酸是稀硫酸，這樣可以防止帶入新的雜質，故答案為：稀硫酸；

②反應釜中加入氧化劑的作用是將Fe2+轉化為Fe3+，最合適的是H2O2，這是因為利用過氧化氫做氧化劑不會帶入新的雜質，故答案為：d；

③Fe2+完全被氧化為Fe3+，則溶液中不存在Fe2+，故選擇KMnO4溶液檢驗，向溶液中滴加KMnO4溶液，高錳酸鉀溶液不褪色，即可證明完全被氧化，故答案為：a。