Question

20．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b．
（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）用NaClO₃氧化时反应方程式如下：6FeSO₄+NaClO₃+3H₂SO₄→3Fe₂（SO₄）₃+NaCl+3H₂O
若改用HNO₃氧化，则反应方程式如下（NOx有毒）：6FeSO₄+2HNO₃+3H₂SO₄→3Fe₂（SO₄）₃+NO↑+4H₂O
已知1mol HNO₃价格0.16元、1mol NaClO₃价格0.45元，评价用HNO₃代替NaClO₃作氧化剂的得弊，利是原料成本低，弊是产生的气体对大气有污染．
聚合硫酸铁溶液中SO₄^2-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ac．
（a） NaOH       （b） FeSO₄       （c） BaCl₂   （d）aClO₃
（5）需要测定Fe₂O₃和BaSO₄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bed（按操作先后顺序列出）．
（a） 萃取、分液  （b） 过滤、洗涤 （c） 蒸发、结晶（d） 冷却、称量 （e）烘干或灼烧．

Answer 1

分析 铁的氧化物溶解于硫酸中取样分析溶液中的Fe²⁺、Fe³⁺的含量，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⁺先被还原为Fe²⁺；所以确定下一步还原所需铁的量，再被氧化为Fe³⁺；需要确定氧化Fe²⁺所需NaClO₃的量，通过氧化、水解、聚合得到产品，
（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）从环保和成本方面考虑；
（4）根据将SO₄²?与Fe³⁺都采用沉淀法加以测定；
（5）根据测定Fe₂O₃来测定Fe³⁺的物质的量，根据测定 BaSO₄的质量来测定SO₄²?的物质的量考虑；
（6）根据测定沉淀的质量分析基本步骤，从溶液中获得沉淀，要先过滤、洗涤，烘干，冷却再称量沉淀质量，根据沉淀质量再进行计算即可．

解答 解：（1）配制一定量质量分数硫酸溶液需要的仪器有：胶头滴管、量筒、玻璃棒、烧杯，故选b，故答案为：b；
（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）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：原料成本低，产生的气体对大气有污染；
（4）因SO₄²?与Fe³⁺都采用沉淀法加以测定，测定硫酸根离子需要氯化钡，测定铁离子需要氢氧化钠，故答案为：ac；
（5）根据测定BaSO₄的质量来测定SO₄²?的物质的量，根据氧化铁的质量结合元素守恒计算铁离子的物质的量，所以需要测定物质质量的物质为：Fe₂O₃、BaSO₄，
故答案为：Fe₂O₃、BaSO₄；
（6）测定聚合硫酸铁溶液中SO₄^2-与Fe³⁺物质的量的原理：先后加入氯化钡、氢氧化钠并过滤，得到的沉淀先后洗涤，然后进行烘干或是灼烧，冷却，最后称量得到的固体的量即可，所以顺序是：bed，
故答案为：bed．

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，注意溶液配制方法和步骤，测定物质含量的实验刚才分析判断，题目难度中等．