Question

實驗室用硫酸廠燒渣（主要成分為Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂等）制備聚鐵（堿式硫酸鐵的聚合物）和綠礬(FeSO₄?7H₂O)，有關(guān)的工藝流程如下：

（1）將過程②中產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中，溶液不會褪色的是___________（填編號）；

A．品紅溶液	B．紫色石蕊溶液
C．酸性KMnO4溶液	D．溴水

（2）在①中已知FeS中鐵元素生成Fe³⁺，S元素生成單質(zhì)硫，F(xiàn)eS、O₂、H₂SO₄反應(yīng)的方程式是                                                             ；
（3）在③中，需加入的物質(zhì)是___________________________；
（4）在④中，蒸發(fā)濃縮需要的硅酸鹽儀器除酒精燈外，還有_______________________；
（5）在⑥中，將溶液Z控制到70～80℃的目的是________________________________；
（6）為測量聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)行下列實驗（假設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和硫元素）：稱取2.700g樣品，將樣品溶于足量的鹽酸后，滴加過量的BaCl₂；過濾、洗滌、干燥，稱量固體的質(zhì)量為3.495g。若該聚鐵主要成分為[Fe(OH)(SO₄)]_n，求該聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[Mr (BaSO₄) =233、Mr (Fe) =56]。（寫出計算過程，結(jié)果保留4位有效數(shù)字）。

Answer 1

（16分）（1）B（2分）
（2）4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂(SO₄)₃+ 6H₂O +4S（3分，寫離子方程式“4FeS+3O₂+12H⁺=4Fe³⁺+6H₂O+4S”也得分）
（3）Fe（或鐵粉）（2分）
（4）蒸發(fā)皿（或燒杯，多答石棉網(wǎng)不扣分）、玻璃棒（2分）
（5）升高溫度促進(jìn)Fe³⁺的水解（2分），過高溫度不利于聚鐵的形成（或者完全水解了）（1分）   注：答“溫度太低不利于水解，溫度過高難于生成聚鐵（或意思相近）”也得分
（6）（4分）設(shè)鐵元素的質(zhì)量為xg，根據(jù)鐵、硫元素守恒可得關(guān)系式，則：
n Fe ～[Fe(OH)(SO₄)]_n ～ nBaSO₄  (1分)
56n                     233n
x                      3.495g
56n/233n=x/3.495g（1分）
x=0.84g（1分）
則樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.84/2.700×100%=31.11%（1分）

解析試題分析：（1）SiO₂的性質(zhì)穩(wěn)定，灼燒時不能反應(yīng)，而S灼燒時易與O₂反應(yīng)生成SO₂氣體；二氧化硫具有漂白性，能使品紅溶液褪色，故A錯誤；二氧化硫具有酸性氧化物的通性，易溶于水并與水反應(yīng)生成亞硫酸，其溶液顯酸性，能使紫色石蕊溶液變紅，但是不能褪色，故B正確；二氧化硫具有還原性，酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，二者易發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因此能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故C錯誤；溴水具有氧化性，能被二氧化硫還原為溴離子，因此SO₂能使溴水褪色，故D錯誤；（2）根據(jù)化合價升降情況可治，F(xiàn)eS是還原劑，O₂是氧化劑，根據(jù)電子得失、電荷、原子守恒原理可得：4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂(SO₄)₃+ 6H₂O +4S或4FeS+3O₂+12H⁺=4Fe³⁺+6H₂O+4S；（3）綠礬為七水合硫酸亞鐵，由此推斷步驟③的目的將Fe³⁺還原為Fe²⁺，根據(jù)除雜不引入新雜質(zhì)的原則，應(yīng)該加入過量的鐵屑或鐵粉；（4）蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶主要使用的儀器是蒸發(fā)皿、燒杯、玻璃棒、酒精燈；（5）鐵鹽能水解，水解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度過低不利于Fe³⁺的水解，升高溫度可以促進(jìn)Fe³⁺的水解，但是溫度過高時Fe³⁺能徹底水解變?yōu)槌恋�，膠體也會聚沉為沉淀，因此采用70～80℃的條件；（6）設(shè)鐵元素的質(zhì)量為xg，根據(jù)鐵、硫元素守恒可得關(guān)系式，則：
n Fe ～[Fe(OH)(SO₄)]_n ～ nBaSO₄
56n                     233n
x                      3.495g
根據(jù)式量之比等于質(zhì)量之比，則56n/233n=x/3.495g，解得：x=0.84g，所以樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.84/2.700×100%=31.11%。
考點：考查物質(zhì)制備的工藝流程大題，涉及二氧化硫氣體的主要性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)方程式的配平、混合物的分離與提純、化學(xué)實驗基本操作、鹽類的水解、膠體的主要性質(zhì)、物質(zhì)組成的測定和計算。