Question

实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾(FeSO₄?7H₂O)，有关的工艺流程如下：

（1）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液不会褪色的是___________（填编号）；

A．品红溶液	B．紫色石蕊溶液
C．酸性KMnO4溶液	D．溴水

（2）在①中已知FeS中铁元素生成Fe³⁺，S元素生成单质硫，FeS、O₂、H₂SO₄反应的方程式是                                                             ；
（3）在③中，需加入的物质是___________________________；
（4）在④中，蒸发浓缩需要的硅酸盐仪器除酒精灯外，还有_______________________；
（5）在⑥中，将溶液Z控制到70～80℃的目的是________________________________；
（6）为测量聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验（假设杂质中不含铁元素和硫元素）：称取2.700g样品，将样品溶于足量的盐酸后，滴加过量的BaCl₂；过滤、洗涤、干燥，称量固体的质量为3.495g。若该聚铁主要成分为[Fe(OH)(SO₄)]_n，求该聚铁样品中铁元素的质量分数[Mr (BaSO₄) =233、Mr (Fe) =56]。（写出计算过程，结果保留4位有效数字）。

Answer 1

（16分）（1）B（2分）
（2）4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂(SO₄)₃+ 6H₂O +4S（3分，写离子方程式“4FeS+3O₂+12H⁺=4Fe³⁺+6H₂O+4S”也得分）
（3）Fe（或铁粉）（2分）
（4）蒸发皿（或烧杯，多答石棉网不扣分）、玻璃棒（2分）
（5）升高温度促进Fe³⁺的水解（2分），过高温度不利于聚铁的形成（或者完全水解了）（1分）   注：答“温度太低不利于水解，温度过高难于生成聚铁（或意思相近）”也得分
（6）（4分）设铁元素的质量为xg，根据铁、硫元素守恒可得关系式，则：
n Fe ～[Fe(OH)(SO₄)]_n ～ nBaSO₄  (1分)
56n                     233n
x                      3.495g
56n/233n=x/3.495g（1分）
x=0.84g（1分）
则样品中铁元素的质量分数=0.84/2.700×100%=31.11%（1分）

解析试题分析：（1）SiO₂的性质稳定，灼烧时不能反应，而S灼烧时易与O₂反应生成SO₂气体；二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，故A错误；二氧化硫具有酸性氧化物的通性，易溶于水并与水反应生成亚硫酸，其溶液显酸性，能使紫色石蕊溶液变红，但是不能褪色，故B正确；二氧化硫具有还原性，酸性高锰酸钾具有强氧化性，二者易发生氧化还原反应，因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故C错误；溴水具有氧化性，能被二氧化硫还原为溴离子，因此SO₂能使溴水褪色，故D错误；（2）根据化合价升降情况可治，FeS是还原剂，O₂是氧化剂，根据电子得失、电荷、原子守恒原理可得：4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂(SO₄)₃+ 6H₂O +4S或4FeS+3O₂+12H⁺=4Fe³⁺+6H₂O+4S；（3）绿矾为七水合硫酸亚铁，由此推断步骤③的目的将Fe³⁺还原为Fe²⁺，根据除杂不引入新杂质的原则，应该加入过量的铁屑或铁粉；（4）蒸发浓缩、冷却结晶主要使用的仪器是蒸发皿、烧杯、玻璃棒、酒精灯；（5）铁盐能水解，水解反应是吸热反应，温度过低不利于Fe³⁺的水解，升高温度可以促进Fe³⁺的水解，但是温度过高时Fe³⁺能彻底水解变为沉淀，胶体也会聚沉为沉淀，因此采用70～80℃的条件；（6）设铁元素的质量为xg，根据铁、硫元素守恒可得关系式，则：
n Fe ～[Fe(OH)(SO₄)]_n ～ nBaSO₄
56n                     233n
x                      3.495g
根据式量之比等于质量之比，则56n/233n=x/3.495g，解得：x=0.84g，所以样品中铁元素的质量分数=0.84/2.700×100%=31.11%。
考点：考查物质制备的工艺流程大题，涉及二氧化硫气体的主要性质、氧化还原反应方程式的配平、混合物的分离与提纯、化学实验基本操作、盐类的水解、胶体的主要性质、物质组成的测定和计算。