题目内容

11.实验室里用某工厂烧渣(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250mL 3.0mol•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250mL容量瓶、胶头滴管.
(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,还有坩埚(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c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铁,检验溶液X中金属阳离子是否完全转化的试剂为硫氰化钾溶液(填试剂名称).
(4)过程④的操作是将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤,即得到FeSO4•7H2O晶体.过程⑥中,将溶液Z加热到70~80℃,目的是促进Fe3+的水解.
(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3.200g;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26.25%.

分析 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Fe2(SO43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,通过调节pH可以控制氢氧化铁与硫酸铁的比例关系.
(1)用浓硫酸配制250mL 3.0mol•L-1的稀硫酸,需要玻璃仪器有:烧杯、玻璃棒、量筒、250mL容量瓶、胶头滴管;
(2)过程②为固体灼烧,用到多种硅酸盐质的仪器,除玻璃棒、酒精灯、泥三角外,还有坩埚;
该过程产生的尾气中含有二氧化硫,选择的吸收剂能很好的溶解二氧化硫或与二氧化硫反应,但不能产生新的有害气体;
(3)过程③中将硫酸铁转化为硫酸亚铁,加入Fe粉;溶液X中金属阳离子为Fe3+,利用KSCN溶液检验是否完全转化;
(4)从溶液中获得晶体,需要经过加热蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作;
将溶液Z加热到70~80℃有利于铁离子水解的进行;
(5)步骤③中得到3.495g固体为BaSO4沉淀,根据n=$\frac{m}{M}$计算BaSO4的物质的量,根据硫酸根守恒,可以计算聚铁中硫酸根的物质的量,结合聚铁中Fe与硫酸根比例关系计算Fe的物质的量,再根据m=nM计算铁元素质量,进而计算铁元素质量分数.

解答 解: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Fe2(SO43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,通过调节pH可以控制氢氧化铁与硫酸铁的比例关系.
(1)用浓硫酸配制250mL 3.0mol•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250mL容量瓶、胶头滴管,
故答案为:250mL容量瓶、胶头滴管;
(2)过程②为固体灼烧,用到多种硅酸盐质的仪器,除玻璃棒、酒精灯、泥三角外,还有坩埚;
该过程产生的尾气中含有二氧化硫,浓硫酸不能吸收二氧化硫,二氧化硫在水溶解度虽然较大,亚硫酸溶于易挥发得到二氧化硫,但不宜使用水吸收进行处理,氢氧化钠与硝酸都能与二氧化硫反应,但硝酸反应会产生氮的氧化物,而污染空气,应选择NaOH,
故答案为:坩埚;c;
(3)溶液X中含有Fe3+,要制备绿矾,应加入Fe使之还原为Fe2+,加入铁可生成Fe2+,并且不引入新的杂质,过程③中需要加入Fe粉;溶液X中金属阳离子为Fe3+,利用KSCN溶液检验是否完全转化,取反应后的溶液少许于试管中,加入KSCN溶液,若溶液不变红色,说明反应完全,若溶液变为红色,说明未反应完全,
故答案为:铁;硫氰化钾溶液;
(4)从硫酸亚铁溶液中获得FeSO4•7H2O晶体,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作;
过程⑥目的为促进的水解,加热有利于水解的进行,促进Fe3+的水解,
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;促进Fe3+的水解;
(5)步骤③中得到3.495g固体为BaSO4沉淀,其物质的量为$\frac{3.495g}{233g/mol}$=0.015mol,根据硫酸根守恒,可以计算聚铁中硫酸根为0.015mol,结合聚铁中Fe与硫酸根比例关系可知Fe的物质的量为0.015mol,故铁元素质量分数为$\frac{0.015mol×56g/mol}{3.200g}$×100%=26.25%,
故答案为:26.25%.

点评 本题考查物质制备方案、溶液配制、物质的分离提纯、基本操作、对条件控制的分析评价、物质组成含量的测定等,是对学生综合能力的考查,需要学生具备扎实的基础,(5)中注意利用守恒法计算硫酸根物质的量,再结合化学式计算,难度中等.

练习册系列答案
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10.如图装置可用于实验室制备常见气体并验证气体的某些特定反应或性质.请你帮助化学探究小组利用有关装置完成下列实验.

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(3)G装置烧杯内溶液中得到三种钠盐,则反应的离子方程式为Cl2+H2O+2CO32-═Cl-+ClO-+2HCO3-
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(4)若将D装置接入A和E之间,正确的接法是a→e(填“e”或“d”).
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指示剂石蕊甲基橙甲基红酚酞
变色范围(pH)5.0~8.03.1~4.44.4~6.28.2~10.0
(1)该实验应选用酚酞作指示剂,向锥形瓶中移取一定体积的白醋所用的仪器是酸式滴定管.
(2)滴定至终点的判断方法当滴入最后一滴NaOH溶液,溶液颜色由无色变为浅红色(或红色),半分钟内不褪色
(3)如图表示50mL滴定管中液面的位置,若A与C刻度间相差1mL,A处的 刻度
为25,滴定管中液面读数应为25.40mL,此时滴定管中液体的体积大于24.60mL.
(4)为了减小实验误差,该同学一共进行了三次实验,假设每次所取白醋体积均为VmL,NaOH标准液浓度为c mo1/L,三次实验结果记录如下:
实验次数第一次第二次第三次
消耗NaOH溶液体积/mL26.0225.3525.30
从上表可以看出,第一次实验中记录消耗NaOH溶液的体积明显多于后两次,其原因可能是BCD.
A.实验结束时俯视刻度线读取滴定终点时NaOH溶液的体积
B.滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定结束无气泡
C.盛装标准液的滴定管装液前用蒸馏水润洗过,未用标准液润洗
D.第一次滴定用的锥形瓶用待装液润洗过,后两次未润洗,
E.该NaOH标准液保存时间过长,有部分变质,浓度降低
F.滴加NaOH溶液过快,未充分振荡,刚看到溶液变色,立刻停止滴定
(5)根据所给数据,写出计算该白醋中醋酸的物质的量浓度的表达式(不必化简):C=$\frac{\frac{25.35mL+25.30mL}{2}×cmol•{L}^{-1}}{VmL}$.

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