Question

27、聚合硫酸铁（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                   。

(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                 。

(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

6FeSO₄ + 2HNO₃ + 3H₂SO₄ → 3Fe₂(SO₄)₃ + 2NO↑ + 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                                         ，弊是                                                     。

聚合硫酸铁溶液中SO₄²ˉ与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SO₄²ˉ与Fe³⁺物质的量之比。

（4）测定时所需的试剂                   。

(a) NaOH              (b) FeSO₄              (c) BaCl₂               (d) NaClO₃

（5）需要测定                   和           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                   （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

答案：

（1）b

（2）b、c

（3）利：原料成本较低     弊：产生气体对大气有污染

（4）a、c

（5）Fe₂O₃、BaSO₄

（6）b、e、d

解析：本题综合考查铁及其化合物的性质，一定质量分数溶液的配制及化学实验基本操作等内容。（1）根据配制一定质量分数溶液的配制步骤，可知所需玻璃仪器除量筒外，还需要烧杯。（2）铁的氧化物溶于H₂SO₄时可得含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液，而为抑制Fe³⁺水解，原料中Fe³⁺必须还原为Fe²⁺，为确定下一步铁的用量必须测定Fe³⁺含量，而再用NaClO₃将Fe²⁺氧化为Fe³⁺时，NaClO₃的用量取决于Fe²⁺的总量，故选b、c。（3）由所给反应知氧化6 mol FeSO₄需HNO₃ 2 mol价格为0.32 元，需NaClO₃ 1 mol价格为0.45 元，故用HNO₃代替NaClO₃的利在于原料成本降低，而弊则是产生的NO会污染环境。（4）～（6）要测定SO与Fe³⁺的物质的量之比，只需分别测定一定量的溶液中SO的物质的量和Fe³⁺的物质的量即可，故所选用的试剂为BaCl₂和NaOH，通过过滤、洗涤、烘干灼烧，冷却称量可得m（BaSO₄）和m（Fe₂O₃），进而计算得出答案。