题目内容
【题目】某同学用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO4·7H2O),设计的流程如图所示。
(1)固体1的主要成分为_________(填化学式,下同)。试剂X最好选用_________。
(2)下列措施能提高烧渣浸取速率的是_________ (填字母)。
A.将烧渣粉碎 B.将稀硫酸换为98% 的浓硫酸
C.适当加快搅拌速率 D.适当升高温度
(3)步骤e的实验操作是蒸发浓缩、_______、________、洗涤、干燥。
(4)某小组同学用酸性KMnO4溶液滴定绿矾样品的水溶液,来测定绿矾样品中铁元素的质量分数。
①该实验原理用离子方程式可表示为________________。
②取mg该绿矾样品,用0.1mol/L 的KMnO4溶液进行滴定,在此实验过程中共用去100 mL KMnO4溶液,则该绿矾样品中铁元素的质量分数为________。
【答案】 SiO2 Fe ACD 冷却结晶 过滤 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
【解析】试题分析:本题以用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣制取绿矾为载体,考查流程的分析,外界条件对化学反应速率的影响,化学实验的基本操作和物质中所含元素质量分数的测定。烧渣中加入稀硫酸后,发生的反应为:Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O,SiO2属于酸性氧化物,SiO2与稀硫酸不反应,则固体1中主要成分为SiO2,溶液1中含有Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3和略过量的H2SO4;向溶液1中加入足量NaOH溶液,Fe2(SO4)3转化为Fe(OH)3沉淀,Al2(SO4)3和H2SO4转化为NaAlO2、Na2SO4,则固体2的成分为Fe(OH)3;Fe(OH)3用稀硫酸溶解得到的溶液3为Fe2(SO4)3溶液;溶液3中加入试剂X得到FeSO4溶液,为了不引入新杂质,试剂X最好用Fe。
(1)根据上述分析,固体1的主要成分为SiO2。试剂X最好选用Fe。
(2)A项,将烧渣粉碎,增大接触面积,能提高烧渣浸取速率;B项,98%的浓硫酸中水分子少,H+的浓度很小,不能提高烧渣浸取速率;C项,适当加快搅拌速率,能提高烧渣浸取速率;D项,适当升高温度,能提高烧渣浸取速率;答案选ACD。
(3)步骤e为从FeSO4溶液中获得FeSO4·7H2O,实验操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
(4)①酸性KMnO4溶液具有强氧化性,Fe2+具有还原性,所以Fe2+被酸性KMnO4溶液氧化成Fe3+,KMnO4被还原成Mn2+,反应的离子方程式为:5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。
②n(KMnO4)=0.1mol/L0.1L=0.01mol,则n(Fe2+)=5n(KMnO4)=0.05mol,铁元素的质量m=0.05mol
56g/mol=2.8g,绿矾样品中铁元素的质量分数为
100%。
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