Question

20．聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe₂（OH）_n（SO₄）_0.5n^3-]_m，广泛用于污水处理．实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等）．制备聚铁和绿矾（FeSO₄•7H₂O）过程如图1：

（1）实验室制备、收集干燥的SO₂，所需仪器如图2．装置A产生SO₂，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a、d、e、c、b、f．装置D的作用是安全瓶，防止倒吸，装置E中NaOH溶液的作用是尾气处理，防止污染．

（2）验证固体W焙烧后产生的气体含有SO₂的方法是将气体通入品红溶液中，如果品红褪色，加热后又恢复红色，证明有二氧化硫．
（3）制备绿矾时，向溶液X中加入过量铁粉，充分反应后，经过滤得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾．
（4）溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法为将试纸放到表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取少许待测液，滴在试纸的中央．然后与标准比色卡对比．若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏低．（填“偏大”、“偏小”“无影响”）

Answer 1

分析 制备聚铁和绿矾（FeSO₄•7H₂O）流程为：硫酸厂烧渣与硫酸、氧气反应，得到滤液X和不溶物（S、二氧化硅等）W；滤液X中进入铁粉生成硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁溶液通过浓缩蒸发、冷却结晶得到绿矾；将滤液X通过调节pH获得溶液Z，在70～80℃条件下得到聚铁聚铁，最后得到聚铁，
（1）利用实验仪器的连接，安全瓶的使用以及尾气吸收来分析；
（2）此题为二氧化硫的验证，利用其特殊性质漂白性来分析；
（3）利用二价铁与三价铁之间的相互转化来分析；
（4）利用pH试纸测定溶液酸碱性的方法来分析．

解答 解：制备聚铁和绿矾（FeSO₄•7H₂O）流程为：硫酸厂烧渣与硫酸、氧气反应，得到滤液X和不溶物（S、二氧化硅等）W；滤液X中进入铁粉生成硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁溶液通过浓缩蒸发、冷却结晶得到绿矾；将滤液X通过调节pH获得溶液Z，在70～80℃条件下得到聚铁聚铁，最后得到聚铁，
（1）收集二氧化硫应先干燥再收集．二氧化硫的密度比空气大，要从c口进气，最后进行尾气处理．因为二氧化硫易于氢氧化钠反应，故D的作用是安全瓶，防止倒吸；E的作用为尾气处理，
故答案为：d；e；c；b；安全瓶，防止倒吸；尾气处理，防止污染；
（2）检验二氧化硫的一般方法是：将气体通入品红溶液中，如果品红褪色，加热后又恢复红色，证明有二氧化硫．
故答案为：将气体通入品红溶液中，如果品红褪色，加热后又恢复红色，证明有二氧化硫；
（3）因为在烧渣中加入了硫酸和足量氧气，故溶液Y中含有Fe³⁺，故应先加入过量的铁粉，然后过滤，
故答案为：铁粉；
（4）用pH试纸测定方法为：将试纸放在表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取待测液，点在试纸的中央，然后与标准比色卡对比．氢氧化铁的含量比硫酸亚铁高，若溶液Z的PH偏小，则聚铁中生成的氢氧根的含量减少，使铁的含量减少，
故答案为：将试纸放到表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取少许待测液，滴在试纸的中央．然后与标准比色卡对比；偏低．

点评 本题借助于实验考查基础知识达到了很好的效果．对学生来说聚铁不是很熟悉，但是铁与亚铁之间的转化还是很容易实现的，起点高，落点低，是一好题，题目难度中等．