Question

14．黃色固體聚合硫酸鐵（SPFS）是一種重要的無機(jī)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(lǐng)域具有重要的應(yīng)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(xué)式為FeSO₄•7H₂O）

在SPFS的多個(gè)質(zhì)量指標(biāo)中，鹽基度是重要的質(zhì)量指標(biāo)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(zhì)的量．試回答下列問題．
（1）在綠礬中加入酸性介質(zhì)的NaClO₃目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．
（2）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“蒸發(fā)”時(shí)用到的儀器有鐵架臺(tái)（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(yīng)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BaCl₂溶液到沉淀完全，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得白色沉淀20.97g．向上述濾液中加人NH₃•H₂O，調(diào)節(jié)溶液pH=6，經(jīng)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(jì)算出該固體聚合硫酸鐵樣品的化學(xué)式Fe₇（OH）₃（SO₄）₉•11H₂O（寫出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 （1）加入次氯酸鉀、酸性介質(zhì)，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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“蒸發(fā)”時(shí)用到的儀器有鐵架臺(tái)（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(yīng)生成氫氧化鐵膠體能吸附水中的懸浮物來凈化水；
（4）根據(jù)Fe元素守恒計(jì)算n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃），白色沉淀20.97g為BaSO₄，而n（SO₄^2-）=n（BaSO₄），再根據(jù)電荷守恒計(jì)算n（OH^-），再根據(jù)鹽基度定義式計(jì)算；
（5）由聚合硫酸鐵的質(zhì)量，結(jié)合（4）各離子物質(zhì)的量計(jì)算n（H₂O），計(jì)算n（Fe³⁺）：n（OH^-）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）比例關(guān)系確定化學(xué)式．

解答 解：（1）在綠礬中加入酸性介質(zhì)的NaClO₃目的是：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（2）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“蒸發(fā)”時(shí)用到的儀器有鐵架臺(tái)（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(yīng)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(jù)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(jù)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(xué)式為：Fe₇（OH）₃（SO₄）₉•11H₂O，
故答案為：Fe₇（OH）₃（SO₄）₉•11H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查化學(xué)工藝流程、實(shí)驗(yàn)基本操作、化學(xué)計(jì)算等，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，計(jì)算中關(guān)鍵是利用電荷守恒確定氫氧根的物質(zhì)的量，難度中等．