Question

【题目】实验室里用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)来制备绿矾(FeSO4·7H2O)和聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)，其过程如下：

（1）若用浓硫酸配制过程①所需的250mL3.0mol·L-1的稀硫酸，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需要_____。

（2）过程②用到多种硅酸盐质的仪器，除玻璃棒、酒精灯、泥三角外，还有_____(填仪器名称)，该过程产生的尾气会对大气造成污染，可选用下列试剂中的_____吸收。

a.浓硫酸 b.蒸馏水 c.NaOH溶液 d.浓硝酸

（3）过程③中，需要加入的物质名称是____，检验溶液X中金属阳离子是否完全转化的试剂为_____(填试剂名称)。

（4）过程④的操作是将溶液______、_____、过滤、洗涤，即得到FeSO4·7H2O晶体。过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃，目的是__。

（5）实验室为测定所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验。①用分析天平称取样品2.700g；②将样品溶于足量盐酸后，加入足量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥、称量，得固体质量为3.495g。若该聚铁主要成分为[Fe(OH)SO4]n，则该聚铁中铁元素的质量分数为____。

Answer 1

【答案】250mL容量瓶、胶头滴管 坩埚 c 铁 硫氰化钾溶液 蒸发(浓缩) (冷却)结晶 促进Fe3+的水解 31.11%

【解析】

烧渣中加入稀硫酸、同时通入氧气，过滤后，得到固体W中含有S、SiO2，再灼烧后尾气中含有二氧化硫，溶液X含有硫酸铁及未反应的硫酸，溶液X中加入Fe粉，反应完毕，过滤得到溶液Y为FeSO4溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等得到绿矾。溶液X调节pH得到溶液Z，加热促进Fe3+的水解得到聚铁胶体，再经过胶体聚沉得到聚铁，以此解答该题。

(1)用浓硫酸配制250 mL 3.0 mol·L-1的稀硫酸，应用250 mL的容量瓶，最后定容时需用胶头滴管；故答案为：250mL容量瓶、胶头滴管；

(2)实验室中灼烧固体可以在坩埚中进行；固体W燃烧生成的污染物是SO2，用碱液吸收；故答案为：坩埚；c；

(3)从流程图可知，溶液X中的铁元素以Fe3+存在，绿矾中的铁元素为Fe2+形式，故应加入铁粉，将Fe3+还原为Fe2+，检验溶液中是否还含有Fe3+的试剂是硫氰化钾溶液；故答案为：铁；硫氰化钾溶液；

(4)将溶液Y蒸发浓缩，得到高浓度的FeSO4溶液，然后经冷却结晶即可得到FeSO4·7H2O晶体。升高温度促进Fe3+的水解，若温度过低，Fe3+水解程度低不利于聚铁的生成，若温度太高，Fe3+完全水解则不利于聚铁的形成；故答案为：蒸发(浓缩)；(冷却)结晶；促进Fe3+的水解；

(5)③得到的沉淀是BaSO4，n(BaSO4)=3.495g÷233g/mol=0.015mol，根据聚铁主要成分为[Fe(OH)SO4]n，推出n(Fe3+)=0.015mol，则m(Fe3+)=0.84 g，铁元素的质量分数：w(Fe)=(0.84 g/2.700 g)×100%=31.11%，故答案为：31.11%。