Question

【题目】聚合硫酸铁（简称PFS或聚铁）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（）的工艺流程如下：

（1）酸浸时最合适的酸是_____（写化学式）。

（2）酸浸后溶液中主要的阳离子有_____。

（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）过程a中水解要严控pH的范围。pH偏小或偏大聚合硫酸铁的产率都会降低，请解释原因__________。

（6）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。盐基度B的表达式：（n为物质的量）。为测量聚合硫酸铁的盐基度，进行如下实验操作：

ⅰ.取聚合硫酸铁样品m g，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c mol/L的标准NaOH溶液进行中和滴定，到终点时消耗NaOH溶液V mL。

ⅱ.做空白对照实验，取与步骤ⅰ等体积等浓度的盐酸，以酚酞为指示剂，用c mol/L的标准NaOH溶液进行中和滴定，到终点时消耗NaOH溶液V0 mL。

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w，则盐基度B＝_______________。

Answer 1

【答案】H2SO4 Fe3+、Fe2+、H+ 将Fe2+氧化为Fe3+：ClO3—+ 6Fe2+ + 6H+ === Cl—+ 6Fe3+ + 3H2O 1 x 1 H2SO4 pH偏小时，水解平衡逆向移动，聚合硫酸铁的产率会降低，pH偏大时，Fe2(SO4)3生成Fe(OH)3聚沉，聚合硫酸铁的产率会降低 10—3cV0－10—3cV

【解析】

黄铁矿的烧渣加入酸浸，过滤得到滤液加入废铁屑增大溶液中含铁微粒浓度，过滤得到滤液加入氧化剂氧化亚铁离子为铁离子，再加入硫酸经过水解聚合生成聚合硫酸铁。

（1）聚合硫酸铁（），为了不引入新杂质，酸浸时最合适的酸是H2SO4；

（2）黄铁矿的烧渣主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等，且SiO2不与H2SO4反应，故酸浸后溶液中主要的阳离子有Fe3+、Fe2+、H+；

（3）KClO3有强氧化性，加入KClO3的目的将Fe2+氧化为Fe3+：ClO3—+ 6Fe2+ + 6H+ === Cl—+ 6Fe3+ + 3H2O；

（4）由原子守恒可知，定Fe2(SO4)3系数为1，则反应前有3个硫酸根，反应后3-个，则需要加个H2SO4，再配平其他系数，可得Fe2(SO4)3+xH2OFe2(OH)x(SO4)3-+ H2SO4；

（5）过程a中水解要严控pH的范围，pH偏小时，水解平衡逆向移动，聚合硫酸铁的产率会降低，pH偏大时，Fe2(SO4)3生成Fe(OH)3聚沉，聚合硫酸铁的产率会降低。

（6）①ⅰ.取聚合硫酸铁样品m g，加入过量盐酸，聚合硫酸铁中氢氧根离子会反应一部分HCl。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c mol/L的标准NaOH溶液进行中和滴定，到终点时消耗NaOH溶液V mL。滴定消耗的氢氧化钠的物质的量等于过量HCl的物质的量。

ⅱ. 空白对照实验，可知ⅰ.中加入的HCl总物质的量。

综上，与聚合硫酸铁中氢氧根离子反应的n（HCl）=该聚合硫酸铁样品中n(OH－)= 10—3cV0－10—3cV mol；

②n（Fe）=mol，盐基度（n为物质的量）= 。