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【题目】实验室利用硫铁矿烧渣(主要含 Fe2O3、SiO2 )制备碱式硫酸铁[Fea(OH)b (SO4)c]溶液并测定其组成

(1)酸浸时反应的化学方程式为___

(2)操作 a 的名称为___,X ___(填化学式)。

(3) CaCO3 调节溶液的 pH,其目的是中和溶液中的酸并使 Fe2(SO4)3 转化为 Fea(OH)b (SO4)c若溶 液的 pH 偏高将会导致溶液中铁元素的含量降低其原因是___(用文字表述)。

(4)为测定碱式硫酸铁的组成取一定量样品与足量盐酸反应所得溶液平均分为两份一份溶液中加入足量的 BaCl2 溶液得到白色沉淀 1.7475 g。另一份溶液先将 Fe3+还原为 Fe2+充分反应后向溶液中滴加 0.02000 mol·L1 K2 Cr2O7溶液,完全反应时消耗K2 Cr2O7溶液 50.00 mL。求该样品的化学式(已知:Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O)__________________。(请写出计算过程)

【答案】Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O 过滤 SiO2 溶液的pH偏高将会导致溶液中的铁元素形成Fe(OH)3沉淀 n(SO42-)=n(BaSO4)=1.7475g÷233g/mol=0.0075mol

Cr2O72-6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O可知:6Fe2+Cr2O72-,则碱式硫酸铁中n(Fe3+)=0.02mol/L×0.05Lmol×6=0.006mol

根据电荷守恒3n(Fe3+)=2n(SO42-)+n(OH-),则n(OH-)=0.006mol×3-0.0075mol×2=0.003mol

碱式硫酸铁中n(Fe3+):n(OH-):n(SO42-)=0.006mol0.003mol0.0075mol=425

所以碱式硫酸铁的化学式为Fe4(OH)2(SO4)5

【解析】

硫铁矿烧渣(主要含Fe2O3SiO2等)和稀硫酸混合,发生反应Fe2O3+3H2SO4═Fe2SO43+3H2OSiO2和稀硫酸不反应,过滤得滤渣为SiO2,滤液中含有Fe2SO43,加入CaCO3粉末,调节溶液的pH,发生反应生成CaSO4、碱式硫酸铁溶液和CO2,滤渣的成分主要为CaSO4,过滤得滤液,Fe2(SO4)3转化为Fea(OH)b(SO4)c

1)酸浸过程中氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水;

2)根据分析可知,操作a为过滤,XSiO2

3)若溶液的pH偏高,溶液中的Fe3+OH-发生离子反应生成FeOH3沉淀使溶液中铁元素的含量降低;

4)根据碱式硫酸铁[Fea(OH)b(SO4)c]中铁离子和硫酸根离子的守恒,计算出碱式硫酸铁中Fe3+和硫酸根离子的物质的量,再根据电荷守恒计算OH-的物质的量,从而求得该样品的化学式。

1)通过分析可知,酸浸时反应的化学方程式为Fe2O3+3H2SO4═Fe2SO43+3H2O,故答案为:Fe2O3+3H2SO4=Fe2SO43+3H2O

2)二氧化硅和硫酸不反应,所以X的成分为SiO2,操作a为过滤,故答案为:过滤,SiO2

3)通过分析可知,若溶液的pH偏高,溶液中的Fe3+OH-发生离子反应生成FeOH3沉淀使溶液中铁元素的含量降低,故答案为:溶液的pH偏高,将会导致溶液中的铁元素形成Fe(OH)3

4)n(SO42-)=n(BaSO4)=1.7475g÷233g/mol=0.0075mol

Cr2O72-6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O可知:6Fe2+Cr2O72-,则碱式硫酸铁中n(Fe3+)=0.02mol/L×0.05Lmol×6=0.006mol

根据电荷守恒3n(Fe3+)=2n(SO42-)+n(OH-),则n(OH-)=0.006mol×3-0.0075mol×2=0.003mol

碱式硫酸铁中n(Fe3+):n(OH-):n(SO42-)=0.006mol0.003mol0.0075mol=425

所以碱式硫酸铁的化学式为Fe4(OH)2(SO4)5

练习册系列答案
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某探究活动小组根据上述制碱原理,进行碳酸氢钠的制备实验,同学们按各自设计方案实验。一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠,实验装置如下图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。

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(5)下表中所列出的是相关物质在不同温度下的溶解度数据(g/100 g):

0 ℃

10 ℃

20 ℃

30 ℃

40 ℃

50 ℃

NaCl

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

NaHCO3

6.9

8.1

9.6

11.1

12.7

14.5

NH4Cl

29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

50.4

参照表中数据,请分析丙、戊装置中使用冷却水或者冰水的原因______________

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(7)该小组同学为了测定丙中所得晶体的碳酸氢钠的纯度(假设晶体中不含碳酸盐杂质),将晶体充分干燥后,称量质量为w g。再将晶体加热到质量不再变化时,称量所得粉末质量为m g。然后进行下图所示实验

①在操作中,为了判断加入氯化钙溶液是否过量,其中正确的是 ______________ (填字母)。

a.在加入氯化钙溶液后,振荡静置,向溶液中继续加入少量氯化钙溶液

b.在加入氯化钙溶液后,振荡、静置,向溶液中再加入少量碳酸钠溶液

c.在加入氯化钙溶液后,振荡、静置,取上层清液再加入少量碳酸钠溶液

②所得晶体中碳酸氢钠的纯度为______________

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