Question

10．以硫铁矿烧渣（主要成分Fe₂O₃，含少量FeS₂、SiO₂）为原料制碱式硫酸铁的流程如下：

（1）Fe₂O₃与H₂SO₄反应的产物能将FeS₂氧化为FeSO₄，检验Fe³⁺是否反应完全的试剂为KSCN溶液．
（2）滤渣的主要成分为SiO₂（填化学式）．
（3）加入双氧水氧化时，发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+4H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）碱式硫酸铁的化学式为Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O（x、y、z、n为整数），为确定其组成进行如下实验：
I．称取3.3840g 样品溶于足量的稀盐酸中；
II．加足量的BaCl₂溶液，过滤、洗涤、干燥、称重，得固体质量为4.6600g；
III．向步骤②的滤液中加过量的NaOH溶液，过滤、洗涤、灼烧、称重，得固体质量为1.2800g．
根据以上实验数据计算：
①碱式硫酸铁样品中n（OH^-）：n（SO₄^2-）=2：5．
②碱式硫酸铁的化学式为Fe₄（OH）₂（SO₄）₅•6H₂O．

Answer 1

分析 硫酸厂烧渣焙烧时，FeS与氧气反应生成氧化铁与二氧化硫，再用硫酸酸浸，Fe的氧化物与硫酸反应得到盐，二氧化硅不反应，过滤得到滤渣为SiO₂，滤液中加入过氧化氢，将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再结构系列转化得到碱式硫酸铁．
（1）Fe₂O₃与H₂SO₄反应的产物能将FeS₂氧化为FeSO₄，检验Fe³⁺是否反应完全可以利用铁离子遇到KSCN溶液变化为红色检验；
（2）滤渣为不与硫酸反应的二氧化硅；
（3）滤液中加入过氧化氢，将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺；
（4）步骤②中得到2.3300g固体为BaSO₄沉淀，步骤③中得到0.6400g为氧化铁的质量，根据n=$\frac{m}{M}$计算二者物质的量，根据硫酸根守恒、Fe元素守恒可以确定硫酸根、铁离子物质的量，根据电荷守恒有：n（OH^-）+2n（SO₄^2-）=3n（Fe³⁺），可以计算n（OH^-），据此计算解答，计算摩尔质量得到所含结晶水的个数得到化学式．

解答 解：硫酸厂烧渣焙烧时，FeS与氧气反应生成氧化铁与二氧化硫，再用硫酸酸浸，Fe的氧化物与硫酸反应得到盐，二氧化硅不反应，过滤得到滤渣为SiO₂，滤液中加热过氧化氢，将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再结构系列转化得到碱式硫酸铁．
（1）Fe₂O₃与H₂SO₄反应的产物能将FeS₂氧化为FeSO₄，检验Fe³⁺是否反应完全可以利用铁离子遇到KSCN溶液变化为红色检验，
故答案为：KSCN溶液；
（2）滤渣为不与硫酸反应的二氧化硅，
故答案为：SiO₂；
（3）反应1中加双氧水的目的是：将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+4H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+4H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）步骤②中得到4.6600g固体为BaSO₄沉淀，其物质的量为$\frac{4.6600g}{233g/mol}$=0.02mol，根据硫酸根守恒，则n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol，步骤③中得到1.2800g为氧化铁的质量，其物质的量为$\frac{1.280g}{160g/mol}$=0.008mol，
根据Fe元素守恒，则n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃）=0.016mol，根据电荷守恒有：n（OH^-）+2n（SO₄^2-）=3n（Fe³⁺），故n（OH^-）=3×0.016mol-2×0.02mol=0.008mol，故碱式硫酸铁样品中的n（OH^-）：n（SO₄^2-）=0.008mol：0.02mol=2：5，x：y：z=0.016mol：0.008mol：0.02mol=4：2：5，结合化学式：Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O（x、y、z、n为整数），得到Fe₄（OH）₂（SO₄）₅•nH₂O，物质的量为0.004mol，摩尔质量M=$\frac{3.3840g}{0.004mol}$=846g/mol，
n=$\frac{846-738}{18}$=6，化学式为Fe₄（OH）₂（SO₄）₅•6H₂O，
故答案为：2：5；Fe₄（OH）₂（SO₄）₅•6H₂O．

点评 本题考查物质制备方案、物质组成的测定等，（4）中注意利用守恒法计算，侧重考查学生分析计算能力，难度中等．