Question

【題目】FeCl3具有凈水作用，而高鐵酸鈉(Na2FeO4)易溶于水，是一種新型多功能水處理劑，處理污水比FeCl3高效。請回答下列問題：已知25℃，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，lg2=0.3

(1)FeCl3凈水的原理是______。(用離子方程式表示)，Fe3＋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______(填寫數(shù)值)。

(2)25℃時pH=3的溶液中，Fe3＋濃度的最大值為c(Fe3＋)=______molL－1。

(3)FeCl3在溶液中分三步水解：

Fe3＋＋H2OFe(OH)2＋＋H＋ K1

Fe(OH)2＋＋H2O＋H＋ K2

＋H2OFe(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_________。通過控制條件，以上水解產(chǎn)物聚合，生成聚合氧化鐵，離子方程式為：xFe3＋＋yH2O＋yH＋，欲使平衡正向移動可采用的方法是(填序號)__________。

a.降溫 b.加水稀釋 c. 加入NaHCO3d.加入NH4Cl

(4)從環(huán)境保護的角度看，制備Na2FeO4較好的方法為電解法，其裝置如圖所示：

①電解過程中陽極的電極反應(yīng)式為______。

②圖甲裝置中的電源采用NaBH4(B元素的化合價為＋3價)和H2O2作原料的燃料電池，電源工作原理如圖所示。電極a與甲池中_______(填“石墨”或“鐵絲網(wǎng)”)連接，電極b的反應(yīng)式為________。

Answer 1

【答案】Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋ 2.5×10－5 4×10－5 K1＞K2＞K3 b c Fe＋8OH－－6e－=＋4H2O 石墨 H2O2＋2e－=2OH－

【解析】

(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，離子方程式為：Fe3++3H2OFe(OH)3(膠體)+3H+，該反應(yīng)平衡常數(shù)K===2.5×10－5；

(2)25℃時pH=3的溶液中，c(H+)=10-3mol/L，則c(OHˉ)=10-11mol/L，c(Fe3+)==mol/L=4×10－5 mol/L；

(3)由于前一步的水解會對后一步的水解產(chǎn)生抑制作用，所以三級水解程度依次減小，即K1＞K2＞K3；

a．水解為吸熱反應(yīng)，降溫平衡逆向移動，故a不符合；

b．“越稀越水解”，加水稀釋可以使平衡正向移動，故b符合；

c．加入碳酸氫鈉，電離出的碳酸氫根與氫離子結(jié)合促進鐵離子的水解，故c符合；

d．銨根水解產(chǎn)生氫離子，會使平衡逆向移動，故d不符合；

綜上所述選bc；

(4)①鐵絲網(wǎng)與電源正極相連為陽極，根據(jù)題意可知Fe失電子被氧化成，所以電極反應(yīng)式為Fe＋8OH－－6e－=＋4H2O；

②據(jù)圖可知電極b上H2O2轉(zhuǎn)化為OHˉ，O元素被還原，所以b電極為電池的正極，電極反應(yīng)為H2O2＋2e－=2OH－，電極a為電池負極，與甲池中的石墨連接。