Question

7．聚合硫酸鐵又稱聚鐵，是一種廣泛用于污水處理的高效無機(jī)高分子混凝劑，化學(xué)式為[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-0.5n]_m（1≤n＜6）．實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制備聚鐵的過程如下：

（1）將②中的產(chǎn)生的氣體Y通入下列溶液中，溶液中看不出變化的是BE（填序號）．
A．紫色石蕊溶液      B．NaOH溶液      C．品紅溶液
D．溴水       E．BaCl₂溶液
（2）過程①中，F(xiàn)eS和O₂、H₂SO₄反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S．
（3）利用溶液X加入物質(zhì)Fe，然后蒸發(fā)結(jié)晶也可制備綠礬（FeSO₄•7H₂O）．蒸發(fā)結(jié)晶需要使用酒精燈、三角架、泥三角，還需要的儀器有蒸發(fā)皿、玻璃棒；上述過程④中，將溶液Z加熱到70一80℃，這樣做的目的是促進(jìn)Fe³⁺的水解．
（ 4）為測量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．①用分析天平稱取2.00g樣品；②將樣品溶于足量的鹽酸后，加入過量的氯化鋇溶液；③過濾、洗滌、干燥，稱量，得固體質(zhì)量為2.33g．若該聚鐵中n=4，則該聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56.0%．（假設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和硫元素）．

Answer 1

分析 燒渣中加入稀硫酸、同時(shí)通入氧氣，過濾后，得到固體W中含有S、SiO₂，再灼燒后尾氣中含有二氧化硫．溶液X含有Fe₂（SO₄）₃及未反應(yīng)的硫酸，溶液X中加入Fe粉，反應(yīng)完畢，過濾得到溶液Y為FeSO₄溶液，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等得到綠礬．溶液X調(diào)節(jié)pH得到溶液Z，加熱促進(jìn)Fe³⁺的水解得到聚鐵膠體，再經(jīng)過膠體聚沉得到聚鐵，通過調(diào)節(jié)pH可以控制氫氧化鐵與硫酸鐵的比例關(guān)系，
（1）將②中的產(chǎn)生的氣體Y為SO₂，具有還原性、漂白性等性質(zhì)，是酸性氧化物，據(jù)此分析選項(xiàng)中的物質(zhì)反應(yīng)現(xiàn)象；
（2）過程①中，F(xiàn)eS和O₂、H₂SO₄反應(yīng)生成硫酸鐵、硫單質(zhì)和水；
（3）利用溶液X加入物質(zhì)為Fe，還原鐵離子為亞鐵離子，蒸發(fā)結(jié)晶也可制備綠礬（FeSO₄•7H₂O），蒸發(fā)結(jié)晶溶液得到溶質(zhì)晶體的實(shí)驗(yàn)方法分析需要的儀器蒸發(fā)皿、玻璃棒，酒精燈、三角架、泥三角；過程④中，將溶液Z加熱到70一80℃，這樣做的目的是促進(jìn)鐵離子水解生成聚鐵膠體；
（4）若該聚鐵中n=4，根據(jù)n（Fe³⁺）=2n（SO₄^2-）計(jì)算．

解答 解：（1）過程②產(chǎn)生的氣體為SO₂，
A、二氧化硫是酸性氧化物，通入石蕊試液，二氧化硫和水反應(yīng)生成亞硫酸溶液，溶液顯酸性，石蕊試液變化為紅色，故A不符合；
B、二氧化硫是酸性氧化物，和堿反應(yīng)生成鹽和水，反應(yīng)過程中溶液顏色無變化，故B符合；
C、具有還原性和漂白性，因具有漂白性而使品紅褪色，溶液顏色發(fā)生變化，故C不符合；
D、因二氧化硫具有還原性而使具有氧化性的溶液溴水褪色，溶液顏色發(fā)生變化，故D不符合；
E、二氧化硫通入氯化鋇溶液中不發(fā)生反應(yīng)，故E符合；
故答案為：BE；
（2）反應(yīng)物為FeS、O₂和H₂SO₄，生成物有S，根據(jù)質(zhì)量守恒還應(yīng)有Fe₂（SO₄）₃和H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S，
故答案為：4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S；
（3）溶液X中含有Fe³⁺，要制備綠礬，應(yīng)加入Fe使之還原為Fe²⁺，加入鐵可生成Fe²⁺，并且不引入新的雜質(zhì)，蒸發(fā)結(jié)晶需要使用酒精燈、三角架、蒸發(fā)皿、玻璃棒等儀器，可能還需要泥三角，蒸發(fā)結(jié)晶需要使用酒精燈、三角架、泥三角，還需要的儀器有蒸發(fā)皿、玻璃棒，過程⑤⑥目的為促進(jìn)的水解，加熱有利于水解的進(jìn)行，促進(jìn)Fe³⁺的水解，
故答案為：Fe，蒸發(fā)皿、玻璃棒，促進(jìn)Fe³⁺的水解；
（4）過濾、洗滌、干燥，稱量，得固體質(zhì)量為2.33g，應(yīng)為BaSO₄沉淀，
n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，
則n（Fe³⁺）=2n（SO₄^2-）=0.02mol，
m（Fe）=0.02mol×56g/mol=1.12g，
ω（Fe）=$\frac{1.12g}{2.0g}$×100%=56.0%，
故答案為：56.0%．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及物質(zhì)含量的測定、制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等知識，題目難度較大，注意常見化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作方法．