Question

7．聚合硫酸铁又称聚铁，是一种广泛用于污水处理的高效无机高分子混凝剂，化学式为[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-0.5n]_m（1≤n＜6）．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）制备聚铁的过程如下：

（1）将②中的产生的气体Y通入下列溶液中，溶液中看不出变化的是BE（填序号）．
A．紫色石蕊溶液      B．NaOH溶液      C．品红溶液
D．溴水       E．BaCl₂溶液
（2）过程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反应的化学方程式为：4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S．
（3）利用溶液X加入物质Fe，然后蒸发结晶也可制备绿矾（FeSO₄•7H₂O）．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；上述过程④中，将溶液Z加热到70一80℃，这样做的目的是促进Fe³⁺的水解．
（ 4）为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数．①用分析天平称取2.00g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2.33g．若该聚铁中n=4，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为56.0%．（假设杂质中不含铁元素和硫元素）．

Answer 1

分析 烧渣中加入稀硫酸、同时通入氧气，过滤后，得到固体W中含有S、SiO₂，再灼烧后尾气中含有二氧化硫．溶液X含有Fe₂（SO₄）₃及未反应的硫酸，溶液X中加入Fe粉，反应完毕，过滤得到溶液Y为FeSO₄溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等得到绿矾．溶液X调节pH得到溶液Z，加热促进Fe³⁺的水解得到聚铁胶体，再经过胶体聚沉得到聚铁，通过调节pH可以控制氢氧化铁与硫酸铁的比例关系，
（1）将②中的产生的气体Y为SO₂，具有还原性、漂白性等性质，是酸性氧化物，据此分析选项中的物质反应现象；
（2）过程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反应生成硫酸铁、硫单质和水；
（3）利用溶液X加入物质为Fe，还原铁离子为亚铁离子，蒸发结晶也可制备绿矾（FeSO₄•7H₂O），蒸发结晶溶液得到溶质晶体的实验方法分析需要的仪器蒸发皿、玻璃棒，酒精灯、三角架、泥三角；过程④中，将溶液Z加热到70一80℃，这样做的目的是促进铁离子水解生成聚铁胶体；
（4）若该聚铁中n=4，根据n（Fe³⁺）=2n（SO₄^2-）计算．

解答 解：（1）过程②产生的气体为SO₂，
A、二氧化硫是酸性氧化物，通入石蕊试液，二氧化硫和水反应生成亚硫酸溶液，溶液显酸性，石蕊试液变化为红色，故A不符合；
B、二氧化硫是酸性氧化物，和碱反应生成盐和水，反应过程中溶液颜色无变化，故B符合；
C、具有还原性和漂白性，因具有漂白性而使品红褪色，溶液颜色发生变化，故C不符合；
D、因二氧化硫具有还原性而使具有氧化性的溶液溴水褪色，溶液颜色发生变化，故D不符合；
E、二氧化硫通入氯化钡溶液中不发生反应，故E符合；
故答案为：BE；
（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，反应的化学方程式为4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S，
故答案为：4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S；
（3）溶液X中含有Fe³⁺，要制备绿矾，应加入Fe使之还原为Fe²⁺，加入铁可生成Fe²⁺，并且不引入新的杂质，蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、蒸发皿、玻璃棒等仪器，可能还需要泥三角，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，过程⑤⑥目的为促进的水解，加热有利于水解的进行，促进Fe³⁺的水解，
故答案为：Fe，蒸发皿、玻璃棒，促进Fe³⁺的水解；
（4）过滤、洗涤、干燥，称量，得固体质量为2.33g，应为BaSO₄沉淀，
n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，
则n（Fe³⁺）=2n（SO₄^2-）=0.02mol，
m（Fe）=0.02mol×56g/mol=1.12g，
ω（Fe）=$\frac{1.12g}{2.0g}$×100%=56.0%，
故答案为：56.0%．

点评 本题考查较为综合，涉及物质含量的测定、制备实验方案的设计等知识，题目难度较大，注意常见化学实验操作方法．