题目内容
【题目】聚合硫酸铁是水处理中重要的絮凝剂。以黄铁矿的烧渣主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等为原料制取聚合硫酸铁(Fe2(OH)x(SO4)(3-))的工艺流程如图所示:
(1)“酸浸”时最合适的酸是______写化学式。
(2)“酸浸”后溶液中主要的金属阳离子有______。
(3)加入KClO3的目的是______(结合离子方程式说明)。
(4)“过程a”中生成聚合硫酸铁的过程是先水解再聚合,将下列水解反应原理的化学方程式补充完整。Fe2(SO4)3+______H2O______Fe2(OH)x(SO4)(3-)+______。
(5)盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标,通常盐基度越高,絮凝效果越好。已知盐基度B的表达式为B=×100%(n为物质的量。为测出聚合硫酸铁的盐基度,进行如下实验操作:
取聚合硫酸铁样品mg,加入过量盐酸,充分反应,再加入煮沸后冷却的蒸馏水,再加入KF溶液屏蔽Fe3+,使Fe3+不与OH-反应,然后以酚酞为指示剂,用cmol/L的标准NaOH溶液进行中和滴定,到终点时消耗NaOH溶液V0mL。
做空白对比实验:取与步骤i等体积等浓度的盐酸,以酚酞为指示剂,用cmol/L的标准NaOH溶液进行中和滴定,到终点时消耗NaOH溶液VmL。
①该聚合硫酸铁样品中,n(OH-)=______mol。
②已知该样品中Fe的质量分数为,则盐基度B=______。
【答案】H2SO4 Fe3+、Fe2+ 将Fe2+氧化为Fe3+ ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O x 1 H2SO4 10-3cV0-10-3cV ×100%
【解析】
黄铁矿的烧渣主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等,向烧渣中加入酸浸取,由制备目的可知,加入的酸为稀硫酸,Fe2O3、FeO是金属氧化物,和稀硫酸反应分别得到硫酸铁、硫酸亚铁,SiO2是酸性氧化物,不溶于硫酸,过滤后得到的滤液I中含有硫酸铁、硫酸亚铁和过量的稀硫酸,向滤液I中加入废铁屑,Fe和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,过滤后得到的滤液II中含有硫酸亚铁,将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到绿矾,向绿矾中加入稀硫酸、氯酸钾,发生反应6H++ClO3-+6Fe2+=6Fe3++Cl-+3H2O,然后发生水解、聚合反应Fe2(SO4)3+xH2OFe2(OH)x(SO4)(3-)+H2SO4,以此解答该题。
(1)通过以上分析知,加入的酸为H2SO4;
(2)酸浸后的溶液中含有硫酸铁、硫酸亚铁和过量的稀硫酸,所以含有的阳离子有Fe3+、Fe2+、H+,其中的金属阳离子为Fe3+、Fe2+;
(3)氯酸钾具有强氧化性,能氧化亚铁离子生成铁离子而制取聚合物,所以氯酸钾的作用是将Fe2+氧化为Fe3+,涉及的方程式为6H++ClO3-+6Fe2+=6Fe3++Cl-+3H2O;
(4)根据元素守恒,该反应方程式为Fe2(SO4)3+xH2OFe2(OH)x(SO4)(3-)+H2SO4,故空项分别是x;1;H2SO4;
(5)①n(OH-)=cmol/L×10-3V0L-cmol/L×10-3VL=10-3c(V0-V)mol;
②该样品中Fe的质量分数w,则n(Fe)=mol,盐基度B=×100%=×100%=×100%。
【题目】反应过程的能量变化如图所示,请回答下列问题:
(1)该反应是______________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)用作该反应的催化剂,A、C两点的能量差是否变化?_____________(填“变化”或“不变”),理由是____________________。
(3)在体积为2L的恒容密闭容器中通入2mol和3mol发生上述反应,10min内的物质的量变化如下表:
反应时间(min) | 0 | 3 | 5 | 7 | 10 |
的物质的量(mol) | 0 | 0.2 | 0.3 | 0.38 | 0.38 |
①升高温度,反应速率______________(填“增大”或“减小”)。
②上述反应在7min时_______________(填“达到”或“未达到”)平衡状态。
③min内,用表示该反应的反应速率为_______________mol·L-1·min-1。