题目内容

聚合硫酸铁（PFS）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理．现用一定质量的铁的氧化物（如下图）为原料来制取聚合硫酸铁，为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+．实验步骤如下：

（1）实验室用18.4mol?L-1的浓硫酸配制250mL4.8mol?L-1的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和吸量管（一种带有刻度的移液管）外，还需
250mL容量瓶、胶头滴管
250mL容量瓶、胶头滴管
．
（2）步骤Ⅱ取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，目的是
BC
BC
．
A．控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比       B．确定下一步还原所需铁的量
C．确定氧化Fe2+所需NaClO3的量      D．确保铁的氧化物酸溶完全
（3）写出步骤Ⅳ中用NaClO3氧化时的离子方程式
6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O
6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O
（提示：ClO3-转化为Cl-）；
已知1mol HNO3的价格为0.16元，1mol NaClO3的价格为0.45元，评价用HNO3代替NaClO3作为氧化剂的利弊，利是
原料成本较低
原料成本较低
，弊是
产生气体对大气有污染
产生气体对大气有污染
．
（4）为了分析产品聚合硫酸铁溶液中SO42-与Fe3+物质的量之比，有人设计了以下操作：
（a）取25mL聚合硫酸铁溶液，加入足量的BaCl2溶液，产生白色沉淀，白色沉淀经过过滤、洗涤、干燥后，称重，其质量为m g．
（b）另取25mL聚合硫酸铁溶液，加足量铜粉，充分反应后过滤、洗涤，将滤液和洗液合并配成250mL溶液，取该溶液25.00mL，用KMnO4酸性溶液滴定，到达终点时用去0.1000mol/L KMnO4标准溶液VmL．反应的离子方程式为：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
回答下列问题：
①判断（a）步骤溶液中SO42-离子已沉淀完全的方法是
取上层清夜，滴加BaCl2溶液，若无沉淀产生，则溶液中SO42-已沉淀完全
取上层清夜，滴加BaCl2溶液，若无沉淀产生，则溶液中SO42-已沉淀完全
；
②在（b）步骤中判断达到终点的现象是
溶液由浅蓝色变为浅紫红色，且半分钟内不变色
溶液由浅蓝色变为浅紫红色，且半分钟内不变色
；
③聚合硫酸铁中SO42-与Fe3+的物质的量之比为
m
233
=
V
200
m
233
=
V
200
（用含m、V的代数式表示）．
分析：（1）根据配制一定量分数溶液的步骤：计算、称量、溶解，确定所用的仪器；
（2）为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+，然后Fe2+再被氧化Fe3+；
（3）根据氧化还原反应中化合价升降相等以及电荷守恒、质量守恒来解答，从环保和成本方面考虑；
（4）①判断SO42-离子已沉淀完全的方法是取上层清夜，滴加BaCl2溶液，若无沉淀产生，则溶液中SO42-已沉淀完全；
②达到终点时高锰酸钾过量，溶液由浅蓝色变为浅紫红色，且半分钟内不变色；
③分别求出聚合硫酸铁中SO42-与Fe3+的物质的量（用含m、V的代数式表示）．
解答：解：（1）配制一定量分数硫酸溶液需要的仪器有：胶头滴管、量筒、玻璃棒、烧杯．
故答案为：250mL容量瓶、胶头滴管；
（2）因为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+，所以确定下一步还原所需铁的量，然后Fe2+再被氧化Fe3+，需要确定氧化Fe2+所需NaClO3的量．
故答案为：BC；
（3）Fe2+由+2价升高到+3价，ClO3-中Cl的化合价从+5价降低到-1价，得6Fe2++ClO3-+H+--6Fe3++Cl-，由电荷守恒、质量守恒得：6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O，从环保和成本方面考虑利是原料成本较低，弊是产生气体对大气有污染．
故答案为：6Fe2++ClO3-+6H+=6Fe3++Cl-+3H2O； 原料成本较低；产生气体对大气有污染；
（4））①判断SO42-离子已沉淀完全的方法是取上层清夜，滴加BaCl2溶液，若无沉淀产生，则溶液中SO42-已沉淀完全，
故答案为：取上层清夜，滴加BaCl2溶液，若无沉淀产生，则溶液中SO42-已沉淀完全；
②达到终点时高锰酸钾过量，溶液由浅蓝色变为浅紫红色，且半分钟内不变色，
故答案为：溶液由浅蓝色变为浅紫红色，且半分钟内不变色  
③25mL溶液中含聚合硫酸铁中SO42-的物质的量为：
m
233
mol，
设Fe3+的物质的量为x：
         5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
                1        5
  0.1mol/L×0.001VL    
x
10
 
解得x=
V
200
mol，
故答案为：
m
233
=
V
200
点评：本题以铁及其化合物为载体，以流程图形式考查了氧化还原反应知识、元素化合物的知识．
练习册系列答案
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聚合硫酸铁（PFS）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理．用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸铁，为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+．实验步骤如下：

（1）用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃仪器除量筒外，还有
ab
ab
．
（a）玻璃棒　　（b）烧杯   （c）烧瓶
（2）步骤II取样分析溶液中Fe2+、Fe3+的含量，目的是
C
C
和确定氧化Fe2+所需NaClO3的量：
（a） 控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比　　（b） 确保铁的氧化物酸溶完全    （c） 确定下一步还原所需铁的量
（3）完成步骤IV中的氧化还原反应：补充产物并配平：
6
6
 Fe2++
1
1
ClO3-+
6
6
H+=
6
6
Fe3++Cl-+
3H2O
3H2O

（4）聚合硫酸铁溶液中SO42?与Fe3+物质的量之比不是3：2．根据下列提供选择的试剂和基本操作，测定聚合硫酸铁产品溶液中SO42?与Fe3+物质的量之比．测定时所需的试剂
ac
ac
．
（a） NaOH　　　（b） FeSO4　　　（c） BaCl2　　　（d） NaClO3
需要测定Fe2O3和
BaSO4
BaSO4
的质量（填写化合物的化学式）．
聚合硫酸铁（PFS）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理．用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸铁，为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原成Fe2+．实验步骤如下：
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（1）用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃仪器除量筒外，还有
 
．
A．容量瓶；B．烧杯；C．烧瓶
（2）步骤Ⅱ取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，目的是
 
．
A．控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比；    B．确定下一步还原所需铁的量
C．确定氧化Fe2+所需NaClO3的量；    D．确保铁的氧化物酸溶完全
（3）用NaClO3氧化时反应方程式如下：
6FeSO4+NaClO3+3H2SO4→3Fe2（SO4）3+NaCl+3H2O
若改用硝酸氧化，则反应方程式如下：
6FeSO4+2HNO3+3H2SO4→3Fe2（SO4）3+2NO↑+4H2O
已知1mol HNO3价格0.16元、1mol NaClO3价格0.45元，评价用HNO3代替NaClO3作氧化剂的利弊．利是
 
，弊是
 
．
聚合硫酸铁溶液中SO42-与Fe3+物质的量之比不是3：2．根据下列供选择的试剂和基本操作，测定聚合硫酸铁产品溶液中SO42-与Fe3+物质的量之比．
（4）测定时所需的试剂
 
．
A．NaOH； B．FeSO4 ；C．BaCl2 ；D．NaClO3
（5）需要测定
 
和
 
的质量（填写化合物的化学式）．
（6）选出测定过程中所需的基本操作
 
（按操作先后顺序列出）．
A．萃取、分液          B．过滤、洗涤
C．蒸发、结品          D．冷却、称量       E．烘干或灼烧．

（10分）铁及铁的化合物在生产、生活中有着重要的用途。

(1)聚合硫酸铁(简称PFS)的化学式为 [ Fe (OH)n(S04)(3-n) / 2 ]m  ，现代潜水处理工艺中常利用PFS在水体中形成絮状物，以吸附重金属离子。则PFS的中心原子未成对电子数为__          个。

 (2)六氰合亚铁酸钾K4[Fe(CN)6]可用做显影剂，该化合物中存在的化学键类型有_____                                          ____。

（3）CN一中碳原子的杂化轨道类型是 _______ ：写出一种与CN一互为等电子体的分子的化学式_____       ___；

(4)三氯化铁常温下为固体，熔点304℃，沸点3160C 在3000C以上可升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为______        晶体。

(5)普鲁士蓝是一种配合物，可用作染料，它的结构单元如下图所示，普鲁士蓝中 n(K+)：n(Fe3+)：n(Fe2+)：n(CN一)= _____                         ___。

 

（10分）铁及铁的化合物在生产、生活中有着重要的用途。
(1)聚合硫酸铁(简称PFS)的化学式为 [ Fe (OH)n(S04) (3-n) / 2 ]m ，现代潜水处理工艺中常利用PFS在水体中形成絮状物，以吸附重金属离子。则PFS的中心原子未成对电子数为__          个。
(2)六氰合亚铁酸钾K4[Fe(CN)6]可用做显影剂，该化合物中存在的化学键类型有_____                                          ____ 。
（3）CN一中碳原子的杂化轨道类型是 _______ ：写出一种与CN一互为等电子体的分子的化学式_____       ___；
(4)三氯化铁常温下为固体，熔点304℃，沸点3160C 在3000C以上可升华，易溶于水，也易溶于乙醚、丙酮等有机溶剂。据此判断三氯化铁晶体为______       晶体。
(5)普鲁士蓝是一种配合物，可用作染料，它的结构单元如下图所示，普鲁士蓝中 n(K+)：n(Fe3+)：n(Fe2+)：n(CN一)= _____                        ___。

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