题目内容

【题目】实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等)制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO4·7H2O),过程如下:

(1)将过程②中的产生的气体通入下列溶液中,溶液会褪色的是________。

A.品红溶液 B.紫色石蕊溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.溴水

(2)过程①中,FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为:________。

(3)过程③中,需加入的物质是________。

(4)过程④中,蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、泥三角,还需要的仪器有___________。

(5)过程⑤调节pH可选用下列试剂中的________(填选项序号)。

A.稀硫酸 B.CaCO3 C.NaOH溶液

(6)过程⑥中,将溶液Z加热到70~80℃,目的是___________。

(7)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数,进行下列实验。①用分析天平称取2.800 g样品;②将样品溶于足量的盐酸后,加入过量的氯化钡溶液;③过滤、洗涤、干燥、称量,得固体质量为3.495 g。若该聚铁主要成分为[Fe(OH)(SO4)]n,则该聚铁样品中铁元素的质量分数为________。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)。

【答案】ACD 4FeS+3O2+12H+=4Fe3++6H2O+4S Fe(或铁) 蒸发皿、玻璃棒 C 促进Fe3+的水解 30%

【解析】

由流程可知,烧渣在硫酸溶液中通入足量氧气,反应后过滤得到固体W和溶液X,③中溶液X加入铁反应生成硫酸亚铁,④中蒸发浓缩结晶析出得到绿矾,⑤中溶液X加入NaOH调节溶液pH得到溶液Z,在70℃-80℃下加热制备聚铁胶体,最后得到聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)。

(1)过程②产生的气体为SO2,具有还原性和漂白性,因具有漂白性而使品红褪色,因具有还原性而使具有氧化性的酸性KMnO4溶液、溴水褪色,故答案为:ACD;

(2)反应物为FeS、O2和H2SO4,生成物有S,根据质量守恒还应有Fe2(SO4)3和H2O,由电子及原子守恒可知反应的离子方程式为4FeS+3O2+12H+=4Fe3++6H2O+4S,故答案为:4FeS+3O2+12H+=4Fe3++6H2O+4S;

(3)溶液X中含有Fe3+,要制备绿矾,应加入还原剂使之还原为Fe2+,加入铁可生成Fe2+,并且不引入新的杂质,故答案为:Fe(或铁);

(4)过程④中,蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、泥三角,还需要的仪器有蒸发皿、玻璃棒,故答案为:蒸发皿、玻璃棒;

(5)过程⑤调节pH应使溶液碱性增强,有利于聚铁的生成,

A.加入硫酸不能使溶液pH增大,故A错误;

B. 加入碳酸钙生成微溶的硫酸钙,会引入新的杂质,故B错误;

C.加入NaOH可使溶液碱性增强,生成的聚铁中不引入新的杂质,故C正确;

故答案为:C;

(6)过程⑥中,将溶液Z加热到70-80℃,目的是促进Fe3+的水解,故答案为:促进Fe3+的水解;

(7)测定铁元素的质量分数时,加入氯化钡溶液,产生的固体为硫酸钡,根据质量计算得SO42-的物质的量为0.015mol,根据聚铁的化学式可确定Fe的物质的量为0.015mol,计算得铁的质量为0.84g,其质量分数为0.84g÷2.800 g ×100%=30%,故答案为:30%。

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