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。

請回答下列問題：

（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pH約為_________。

③FeCl3凈水的原理是：_________________（用離子方程式及適當文字回答）；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）。

（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

檢驗其中Fe2+是否完全被氧化，應選擇____________________（填標號）。

a．K3[Fe(CN)6]溶液 b．Na2SO3溶液 c．KSCN溶液

③生成PFS的離子方程式為：xFe3+＋yH2O Fex(OH)y(3x-y)+＋yH+欲使平衡正向移動可采用的方法是____________（填標號）。

a．加入NaHCO3 b．降溫 c．加水稀釋 d．加入NH4Cl

（3）廢鐵屑在一定條件下，可制得FeS2（二硫化亞鐵）納米材料，該材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時的總反應為4Li＋FeS2＝Fe＋2Li2S，維持電流強度為1A,a電池工作1小時，理論上消耗FeS2__________g。（已知1mol電子的電量為96500C）

Answer 1

【答案】 ClO3－＋6Fe2+＋6H+＝Cl－＋6Fe3+＋3H2O 2 Fe3+＋3H2O3H+＋Fe(OH)3，水解生成的Fe(OH)3膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質 2Fe3+＋Fe＝3Fe2+ 硫酸 d a ac 1.1g

【解析】（1）本題考查氧化反應方程式的配平、pH的計算、鹽類水解等知識，①利用ClO3－的強氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，本身被還原成Cl－，利用化合價的升降法進行配平，即ClO3－＋6Fe2＋＋6H＋＝Cl－＋6Fe3＋＋3H2O ；②根據電荷守恒，2c(Fe2＋)＋3c(Fe3＋)＋c(H＋)=c(Cl－)，代入數值，2×2×10－2＋3×10－3＋c(H＋)=5.3×10－2，解得c(H＋)=1×10－2mol·L－1，因此pH=2；③FeCl3凈水，利用Fe3＋的水解：Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋，水解生成的Fe(OH)3膠體粒子能吸附水中的懸浮雜質；鋼鐵成分是Fe，與FeCl3發生：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋；（2）考查化學工藝流程，①流程制備的是聚合硫酸鐵，為了不引入新雜質，因此最適合的酸是硫酸；②a、容易引入NO3－，故a錯誤；b、KMnO4作氧化劑，被還原成Mn2＋，引入新雜質，故b錯誤；c、使用氯氣，引入Cl－，故c錯誤；d、H2O2作氧化劑，被還原成H2O，不引入雜質，故d正確；檢驗Fe2＋是否完全被氧化，需要檢驗Fe2＋是否存在，需要用K3[Fe(CN)6] 溶液，進行檢驗，如果出現藍色沉淀，說明Fe2＋沒有被完全氧化，故a正確；③a、加入NaHCO3，HCO3－消耗H＋，減少生成物的濃度，平衡向正反應方向進行，故a正確；b、此反應屬于鹽類水解，鹽類水解是吸熱反應，降溫，平衡向逆反應方向進行，故b錯誤；c、加水稀釋，離子濃度降低，平衡向正反應方向進行，故c正確；d、加入NH4Cl，對此平衡的移動不產生影響，故d錯誤；（3）本題考查電化學的計算，根據電池總反應，正極反應式為FeS2＋4e－=Fe＋2S2－，維持電流強度為1A，電池工作1小時，因此轉移電子的物質的量為3600/36500mol，因此消耗的FeS2的質量為120×3600/(4×96500)g=1.1g。