题目内容

18.利用硫酸厂烧渣(含铁的氧化物和少量FeS及SiO2)制碱式硫酸铁的流程如下:

(1)SO2与过量NaOH溶液反应的离子方程式为SO2+2OH-=SO32-+H2O.
(2)滤渣的主要成分为SiO2(填化学式).
(3)反应1中加双氧水的目的是将Fe2+氧化为Fe3+
(4)碱式硫酸铁的化学式为Fex(OH)y(SO4)z•nH2O,为确定其组成进行如下实验:
①称取1.6920g 样品溶于足量的稀盐酸中;
②加足量的BaCl2溶液,过滤、洗涤、干燥、称重,得固体质量为2.3300g;
③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0.6400g.
根据以上实验数据计算碱式硫酸铁样品中的n(OH-):n(SO42-)(写出计算过程)2:5.

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)二氧化硫与足量的氢氧化钠反应生成亚硫酸钠与水;
(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(SO42-)=3n(Fe3+),可以计算n(OH-),据此计算解答.

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)二氧化硫与足量的氢氧化钠反应生成亚硫酸钠与水,反应离子方程式为:SO2+2OH-=SO32-+H2O,故答案为:SO2+2OH-=SO32-+H2O;
(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+,故答案为:将Fe2+氧化为Fe3+
(4)步骤②中得到2.3300g固体为BaSO4沉淀,其物质的量为$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol,根据硫酸根守恒,则n(SO42-)=n(BaSO4)=0.01mol,步骤③中得到0.6400g为氧化铁的质量,其物质的量为$\frac{0.64g}{160g/mol}$=0.004mol根据Fe元素守恒,则n(Fe3+)=2n(Fe2O3)=0.008mol,根据电荷守恒有:n(OH-)+2n(SO42-)=3n(Fe3+),故n(OH-)=3×0.008mol-2×0.01mol=0.004mol,故碱式硫酸铁样品中的n(OH-):n(SO42-)=0.004mol:0.01mol=2:5,
故答案为:2:5.

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.

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