Question

1．黄色固体聚合硫酸铁（SPFS）是一种重要的无机高分子絮凝剂，极易溶于水，作为工业和生活污水处理等领域具有重要的应用．SPFS可表示成Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O．取15.014g某固体聚合硫酸铁溶解于水，向其中加入过量的BaCl₂溶液到沉淀完全，经过滤、洗涤、干燥得白色沉淀20.97g，向上述滤液中加入NH₃•H₂O，经过滤、洗涤、干燥得Fe₂O₃固体5.600g．按要求填空（不需写出计算过程）．
（1）15.014g该固体聚合物中Fe³⁺的物质的量为0.07mol
（2）15.014g该固体聚合物中结晶水的质量为1.98g
（3）该固体聚合物硫酸铁样品中y：z=1：3．请写出计算过程：y：z=n（OH^-）：n（SO₄^2-）=0.03mol：0.09mol=1：3．

Answer 1

分析 （1）根据Fe元素守恒可知n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃），据此计算15.014g该固体聚合物中Fe³⁺的物质的量；
（2）白色沉淀20.97g为BaSO₄，而n（SO₄^2-）=n（BaSO₄），再根据电荷守恒计算n（OH^-），然后利用质量守恒定律计算出结晶水的质量；
（3）y：z=n（OH^-）：n（SO₄^2-），结合（2）的计算解答．

解答 解：（1）根据Fe元素守恒，15.014g该固体聚合物中Fe³⁺的物质的量为：n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃）=$\frac{5.6g}{160g/mol}$×2=0.07 mol，
故答案为：0.07；
（2）白色沉淀20.97g为BaSO₄，则n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{20.97g}{233g/mol}$=0.09mol，
根据电荷守恒：n（OH^-）=3×n（Fe³⁺）-2×n（SO₄^2-）=3×0.07mol-2×0.09mol=0.03mol，
15.014g该固体聚合物中，n（Fe³⁺）=0.07 mol，m（Fe³⁺）=0.07mol×56g/mol=3.92g，
n（SO₄^2-）=0.09mol，m（SO₄^2-）=0.09mol×96g/mol=8.64g，
n（OH^-）=0.03mol，m（OH^-）=0.03mol×17g/mol=0.51g，
则15.014g该固体聚合物中结晶水的质量为：m（H₂O）=15.05g-3.92g-8.64g-0.51g=1.98g，
故答案为：1.98；
（3）根据（2）可知，n（OH^-）=3×n（Fe³⁺）-2×n（SO₄^2-）=3×0.07mol-2×0.09mol=0.03mol，n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{20.97g}{233g/mol}$=0.09mol，
Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O中y：z=n（OH^-）：n（SO₄^2-）=0.03mol：0.09mol=1：3，
故答案为：1：3；y：z=n（OH^-）：n（SO₄^2-）=0.03mol：0.09mol=1：3．

点评 本题考查了化学方程式的计算，题目难度中等，明确发生反应原理为解答关键，注意掌握守恒思想在化学计算中的应用，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．