Question

用黄铁矿（主要成分FeS₂，铁元素化合价为+2）氧化焙烧后产生的硫酸渣制备铁黄颜料（主要成分为FeOOH），工业流程如下：

（1）从物质分类的角度，FeOOH属于

 

．
（2）步骤②被氧化的元素是

 

（填符号）．
（3）步骤③中用氨水做沉淀剂得到pH-t（时间）变化曲线如图．已知反应过程中存在沉淀溶解平衡
Fe（OH）₂?Fe²⁺+2OH^-和氧化还原平衡4Fe²⁺+O₂+6H₂O?4FeOOH+8H⁺．试从平衡移动的角度解释：线段1溶液pH快速下降的原因是

 

，线段2溶液pH变化缓慢的原因是

 

，线段3溶液pH急剧下降的原因是

 

．

（4）操作⑤是

 

．
（5）称取铁黄颜料0.3107g，用稀硫酸溶解后配成100mL溶液，每次取25.00mL溶液，用0.100 0mol?L^-1的磺基水杨酸（H₂Y）标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为25.50mL，该产品的纯度为

 

（已知：Fe³⁺+3H₂Y=[FeY₂]^-3+6H⁺）．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质,铁的氧化物和氢氧化物

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）FeOOH为纯净物或化合物；
（2）已知反应物和生成物，从元素化合价的角度进行判断；
（3）溶液pH的变化由反应Fe（OH）₂?Fe²⁺+2OH^-和4Fe²⁺+O₂+6H₂O?4FeOOH+8H⁺决定，生成Fe（OH）₂和FeOOH，都可使pH减小；
（4）向滤渣加水，应为洗涤沉淀的操作；
（5）根据反应的方程式Fe³⁺+3H₂Y=[FeY₂]^-3+6H⁺计算．

解答： 解：（1）根据铁黄的组成，从物质的分类的角度看FeOOH为纯净物或化合物，故答案为：纯净物或化合物；
（2）从流程图中可知，第②步反应物为FeS₂和Fe³⁺，产物为Fe²⁺和S，所以根据元素化合价变化可知被氧化的元素是S，故答案为：S；
（3）根据流程图可知步骤③中，添加的反应物是氨水和空气，所以线段1溶液的pH快速下降的原因是沉淀溶解平衡Fe（OH）₂?Fe²⁺+2OH^-向生成Fe（OH）₂的方向移动，pH快速下降，随着空气的通入，溶液中沉淀溶解平衡：Fe（OH）₂?Fe²⁺+2OH^-和氧化还原反应平衡：4Fe²⁺+O₂+6H₂O?4FeOOH+8H⁺，两个平衡生成的OH^-和H⁺的速率相当，所以线段2溶液pH的变化缓慢；由图示可知，线段3的pH最终小于7，则 说明反应体系中已经没有Fe（OH）₂，残留Fe²⁺促使氧化还原平衡向右移动，产生大量的H⁺，
故答案为：沉淀溶解平衡Fe（OH）₂?Fe²⁺+2OH^-向生成Fe（OH）₂的方向移动，pH快速下降；溶液中沉淀溶解平衡产生的OH^-和氧化还原平衡产生H⁺的速率相当；体系中已经没有Fe（OH）₂，残留Fe²⁺促使氧化还原平衡向右移动，产生大量的H⁺；
（4）根据流程图中的提示信息“向滤渣加水”，应为洗涤沉淀的操作，故答案为：洗涤；
（5）n（H₂Y）=0.0255L×0.100 0mol?L^-1=0.00255mol，根据反应的方程式Fe³⁺+3H₂Y=[FeY₂]^-3+6H⁺，
可知100mL溶液含有n（Fe³⁺）=

0.00255mol

3

×4，m（Fe³⁺）=

0.00255mol

3

×4×89g/mol=0.3026g，
则样品纯度=

0.3026g

0.3107g

×100%=97.4%，
故答案为：97.4%．

点评：本题考查物质的制备实验，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高考常见题型，注意把握实验的原理和注意事项，难度中等．