Question

【题目】为了保护环境，充分利用资源，可将工业废弃物转变成重要的化工原料。

请回答下列问题：

（1）可用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3，FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备。

①写出NaClO3氧化酸性FeCl2的离子方程式：__________________________。

②若酸性FeCl2废液中：c(Fe2+)=2.0×10-2 mol∕L，c(Fe3+)=1.0×10-3 mol∕L，c(Cl－)=5.3×10-2 mol∕L，则该溶液的pH约为_________。

③FeCl3净水的原理是：_________________（用离子方程式及适当文字回答）；FeCl3溶液腐蚀钢铁设备，除H+作用外，另一主要原因是_________（用离子方程式表示）。

（2）可用废铁屑为原料，按下图的工艺流程制备聚合硫酸铁（PFS），PFS是一种新型的

絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。

①酸浸时最合适的酸是______________。

②反应釜中加入的氧化剂，下列试剂中最合适的是____________（填标号）。

a．HNO3 b．KMnO4 c．Cl2 d．H2O2

检验其中Fe2+是否完全被氧化，应选择____________________（填标号）。

a．K3[Fe(CN)6]溶液 b．Na2SO3溶液 c．KSCN溶液

③生成PFS的离子方程式为：xFe3+＋yH2O Fex(OH)y(3x-y)+＋yH+欲使平衡正向移动可采用的方法是____________（填标号）。

a．加入NaHCO3 b．降温 c．加水稀释 d．加入NH4Cl

（3）废铁屑在一定条件下，可制得FeS2（二硫化亚铁）纳米材料，该材料可用于制造高容量锂电池，电池放电时的总反应为4Li＋FeS2＝Fe＋2Li2S，维持电流强度为1A,a电池工作1小时，理论上消耗FeS2__________g。（已知1mol电子的电量为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胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质 2Fe3+＋Fe＝3Fe2+ 硫酸 d a ac 1.1g

【解析】（1）本题考查氧化反应方程式的配平、pH的计算、盐类水解等知识，①利用ClO3－的强氧化性，把Fe2＋氧化成Fe3＋，本身被还原成Cl－，利用化合价的升降法进行配平，即ClO3－＋6Fe2＋＋6H＋＝Cl－＋6Fe3＋＋3H2O ；②根据电荷守恒，2c(Fe2＋)＋3c(Fe3＋)＋c(H＋)=c(Cl－)，代入数值，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净水，利用Fe3＋的水解：Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋，水解生成的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质；钢铁成分是Fe，与FeCl3发生：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋；（2）考查化学工艺流程，①流程制备的是聚合硫酸铁，为了不引入新杂质，因此最适合的酸是硫酸；②a、容易引入NO3－，故a错误；b、KMnO4作氧化剂，被还原成Mn2＋，引入新杂质，故b错误；c、使用氯气，引入Cl－，故c错误；d、H2O2作氧化剂，被还原成H2O，不引入杂质，故d正确；检验Fe2＋是否完全被氧化，需要检验Fe2＋是否存在，需要用K3[Fe(CN)6] 溶液，进行检验，如果出现蓝色沉淀，说明Fe2＋没有被完全氧化，故a正确；③a、加入NaHCO3，HCO3－消耗H＋，减少生成物的浓度，平衡向正反应方向进行，故a正确；b、此反应属于盐类水解，盐类水解是吸热反应，降温，平衡向逆反应方向进行，故b错误；c、加水稀释，离子浓度降低，平衡向正反应方向进行，故c正确；d、加入NH4Cl，对此平衡的移动不产生影响，故d错误；（3）本题考查电化学的计算，根据电池总反应，正极反应式为FeS2＋4e－=Fe＋2S2－，维持电流强度为1A，电池工作1小时，因此转移电子的物质的量为3600/36500mol，因此消耗的FeS2的质量为120×3600/(4×96500)g=1.1g。