Question

【题目】含铁化合物在生活生产中应用广泛。如高铁酸盐(FeO42-)被科学家们公认为绿色消毒剂，在强碱性溶液中比较稳定；聚合硫酸铁则是一种高效絮凝剂。

(1)KClO与Fe(NO3)3饱和溶液反应可制备K2FeO4，两种溶液的混合方式为____。

A.在搅拌下，将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到KClO饱和溶液中

B.在搅拌下，将KClO饱和溶液缓慢滴加到Fe(NO3)3饱和溶液中

C.在搅拌下，将KClO饱和溶液和Fe(NO3)3饱和溶液一起加入

反应的离子方程式为______________________________。

(2)高铁酸盐有极强的氧化性，能迅速有效地去除淤泥中的臭味物质，自身被还原成新生态的Fe(OH)3。已知Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38。若要使溶液中Fe3+沉淀完全(使其浓度小于10-5 mol·L-1)，需调节溶液的pH>____。

(3)聚合硫酸铁[Fex(OH)y(SO4)z]的组成可通过下列实验测定:

①称取一定质量的聚合硫酸铁配成100.00 mL溶液A；

②准确量取20.00 mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体11.65g；

③准确量取20.00 mL溶液A，加入足量铜粉,充分反应后过滤、洗涤，将滤液和洗液合并配成250.00 mL溶液B；

④准确量取25.00 mL溶液B，用0.100 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液8.00 mL。

通过计算确定该聚合硫酸铁的化学式(写出计算过程)______________________。

Answer 1

【答案】A 3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 3 Fe4(OH)2(SO4)5

【解析】

(1)K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解，应把Fe(NO3)3饱和溶液滴加到KClO溶液中；

(2)当Fe3+完全沉淀时，c(Fe3+)<10-5mol/L，则该溶液中c(OH-)=，然后根据水的离子积常数计算溶液中c(H+)；

(3)根据S元素守恒，可由BaSO4沉淀的质量计算20.00 mL溶液中：n(SO42-)=n(BaSO4)，再根据：5Fe3+～5Fe2+～MnO4-，计算n(Fe3+)；由电荷守恒：3n(Fe3+)=2n(SO42-)+n(OH-)计算n(OH-)，进而计算n(Fe3+)：n(OH-)：n(SO42-)，可确定化学式。

(1)制备K2FeO4时，KClO饱和溶液与Fe(NO3)3溶液的混合方式为:将Fe(NO3)3溶液慢慢滴入KClO溶液中，根据电荷守恒、电子守恒、原子守恒，可得该反应的离子方程式是3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

(2)当Fe3+完全沉淀时，c(Fe3+)<1.0×10-5mol/L，则该溶液中c(OH-)==1.0×10-11mol/L，则根据室温下水的离子积常数Kw=1.0×10-14mol2/L2可知溶液中 c(H+)=mol/L=1.0×10-3mol/L，所以溶液的pH=3；

(3)20.00 mL溶液中：n(SO42-)=n(BaSO4)==0.0500 mol，根据电子守恒可得关系式：5Fe3+～5Fe2+～MnO4-，n(Fe3+)=5n(MnO4-)=5×0.100 0 mol/L×8.00×10-3 L×=0.0400 mol，由电荷守恒：3n(Fe3+)=2n(SO42-)+n(OH-)，n(OH-)=3n(Fe3+)-2n(SO42-)=3×0.0400mol-2×0.0500mol=0.0200mol，所以n(Fe3+)：n(OH-)：n(SO42-)=0.0400mol：0.0200mol：0.0500mol=4：2：5，所以该聚合硫酸铁的化学式为Fe4(OH)2(SO4)5。