Question

2．黃色固體聚合硫酸鐵（SPFS）是一種重要的無機高分子絮凝劑，極易溶于水，作為工業(yè)和生活污水處理等領域具有重要的應用．SPFS可表示成Fe_x（OH）_y（SO₄）_z=nH₂O．工業(yè)上常用的一種制備流程為：（綠礬化學式為FeSO₄•7H₂O）
綠礬$→_{酸性介質}^{NaClO_{3}}$ $\stackrel{水解、聚合}{→}$ $\stackrel{減壓蒸發(fā)}{→}$SPFS
在SPFS的多個質量指標中，鹽基度是重要的質量指標之一，鹽基度定義為：鹽基度=n（OH^-）/3n（ Fe）×100%．式中n（OH^-）、n（Fe）分別表示固體聚合硫酸鐵中OH^一和Fe的物質的量．試回答下列問題．
（1）在綠礬中加人酸性介質的NaCIO₃目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．
（2）實驗室進行“蒸發(fā)”時用到的儀器有鐵架臺（帶鐵圈）、酒精燈和蒸發(fā)皿、玻璃棒
（3）SPFS溶于水后并與水反應生成氫氧化鐵膠體 能吸附水中的懸浮物來凈化水．
（4）取15.05g某固體聚合硫酸鐵溶解于水，向其中加人過量的BaCI₂溶液到沉淀完全，經過濾、洗滌、干燥得白色沉淀20.97g．向上述濾液中加人NH₃•H₂O，調節(jié)溶液pH=6，經過濾、洗滌、干燥得Fe₂O₃固體5.60g．該固體聚合硫酸鐵的鹽基度為 14.29%．
（5）計算出該固體聚合硫酸鐵樣品的化學式Fe₇（OH）₃（SO₄）₉•11H₂O（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）加入次氯酸鉀、酸性介質，氯酸根離子具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，亞鐵離子被氧化；
（2）實驗室進行“蒸發(fā)”時用到的儀器有鐵架臺（帶鐵圈）、酒精燈和蒸發(fā)皿、玻璃棒；
（3）SPFS溶于水后并與水反應生成氫氧化鐵膠體能吸附水中的懸浮物來凈化水；
（4）根據Fe元素守恒計算n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃），白色沉淀20.97g為BaSO₄，而n（SO₄^2-）=n（BaSO₄），再根據電荷守恒計算n（OH^-），再根據鹽基度定義式計算；
（5）由聚合硫酸鐵的質量，結合（4）各離子物質的量計算n（H₂O），計算n（Fe³⁺）：n（OH^-）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）比例關系確定化學式．

解答 解：（1）在綠礬中加入酸性介質的NaClO₃目的是：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（2）實驗室進行“蒸發(fā)”時用到的儀器有鐵架臺（帶鐵圈）、酒精燈和蒸發(fā)皿、玻璃棒，
故答案為：蒸發(fā)皿、玻璃棒；
（3）SPFS溶于水后并與水反應生成氫氧化鐵膠體能吸附水中的懸浮物來凈化水，
故答案為：氫氧化鐵膠體；
（4）根據Fe元素守恒：n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃）=$\frac{5.6g}{160g/mol}$×2=0.07 mol，
白色沉淀20.97g為BaSO₄，n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{20.97g}{233g/mol}$=0.09mol，
根據電荷守恒：n（OH^-）=3×n（Fe³⁺）-2×n（SO₄^2-）=3×0.07mol-2×0.09mol=0.03mol，
則鹽基度=$\frac{0.03mol}{0.07mol×3}$×100%=14.29%，
故答案為：14.29%；
（5）n（Fe³⁺）=0.07 mol，m（Fe³⁺）=0.07mol×56g/mol=3.92g
n（SO₄^2-）=0.09mol，m（SO₄^2-）=0.09mol×96g/mol=8.64g，
n（OH^-）=0.03mol，m（OH^-）=0.03mol×17g/mol=0.51g，
m（H₂O）=15.05g-3.92g-8.64g-0.51g=1.98g，則n（H₂O）=$\frac{1.98g}{18g/mol}$=0.11mol
n（Fe³⁺）：n（OH^-）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.07：0.03：0.09：0.11=7：3：9：11，
故該固體聚合硫酸鐵樣品的化學式為：Fe₇（OH）₃（SO₄）₉•11H₂O，
故答案為：Fe₇（OH）₃（SO₄）₉•11H₂O．

點評 本題考查物質制備實驗，涉及物質的性質、膠體的性質及化學計算等問題，題目難度中等，做題時注意分析題中關鍵信息、明確實驗流程中的反應、物質的量關系等為解答的關鍵，充分考查了學生的分析、化學實驗、化學計算能力．