Question

9．聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe₂（OH）_n（SO₄）³-0.5n]m，广泛用于污水处理．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）制备聚铁和绿矾（FeSO₄₇H₂O　）过程如图1：

（1）验证固体W焙烧后产生的气体含有SO₂的方法是将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热恢复原色．
（2）实验室用铜和浓硫酸制备、收集干燥的SO₂，所需仪器如图2．装置A产生SO₂，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→d→e→c→b→f，装置A中发生反应的化学方程式为Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）制备绿矾时，向溶液X中加入过量铁屑，充分反应后，经过滤操作得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾．
（4）欲测定溶液Y中Fe²⁺的浓度，需要用容量瓶配制KMnO₄标准溶液，用KMnO₄标准溶液滴定时应选用酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管．
（5）溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏小（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．

Answer 1

分析 制备聚铁和绿矾（FeSO₄•7H₂O）流程为：硫酸厂烧渣与硫酸、氧气反应，得到滤液X和不溶物（S、二氧化硅等）W；滤液X中进入铁粉生成硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁溶液通过浓缩蒸发、冷却结晶得到绿矾；将滤液X通过调节pH获得溶液Z，在70～80℃条件下得到聚铁聚铁，最后得到聚铁，
（1）此题为二氧化硫的验证，利用其特殊性质漂白性来分析；
（2）根据实验目的连接仪器；A中铜和浓硫酸加热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水；
（3）利用二价铁与三价铁之间的相互转化来分析；利用过滤装置分析使用的玻璃仪器；
（4）依据高锰酸钾溶液具有强氧化性分析滴定管使用；
（5）根据聚铁的化学式中铁与氢氧根离子的关系判断．

解答 解：制备聚铁和绿矾（FeSO₄•7H₂O）流程为：硫酸厂烧渣与硫酸、氧气反应，得到滤液X和不溶物（S、二氧化硅等）W；滤液X中进入铁粉生成硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁溶液通过浓缩蒸发、冷却结晶得到绿矾；将滤液X通过调节pH获得溶液Z，在70～80℃条件下得到聚铁聚铁，最后得到聚铁，
（1）检验二氧化硫的一般方法是：将气体通入品红溶液中，如果品红褪色，加热后又恢复红色，证明有二氧化硫，
故答案为：将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热恢复原色；
（2）收集二氧化硫应先干燥再收集，二氧化硫的密度比空气大，要从c口进气，最后进行尾气处理，所以按气流方向连接顺序为a→d→e→c→b→f；
装置A中铜与浓硫酸反应的化学方程式为：Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案为：d；e；c；b；Cu+2H₂SO₄（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）因为在烧渣中加入了硫酸和足量氧气，故溶液Y中含有Fe³⁺，故应先加入过量的铁粉，故答案为：铁屑；
（4）KMnO₄标准溶液具有强氧化性，腐蚀橡胶管，滴定时需要选择酸式滴定管，故答案为：酸式；
（5）聚铁的化学式为Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-0.5n，若溶液Z的pH偏小，则聚铁中生成的氢氧根的含量减少，据此计算的铁的含量减少，铁的质量分数偏小，
故答案为：偏小．

点评 本题考查了化学物质的制备方案的设计，题目难度中等，明确制备原理及化学实验操作方法为解答关键，对学生来说高铁不是很熟悉，但是铁与亚铁之间的转化还是很容易实现的，起点高，落点低，是一道质量较好的题目．