Question

18．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（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO₄•7H₂O），主要工艺流程如下．

（1）将过程②产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是ACD．
A．品红溶液　　　　　B．紫色石蕊试液         C．酸性KMnO₄溶液       D．溴水
（2）过程①中，FeS、O₂和H₂SO₄反应的化学方程式为4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S．
（3）过程③中需加入的物质是Fe（或铁）．
（4）过程④中，蒸发结晶时需使用的仪器除酒精灯、三脚架外，还需要蒸发皿、玻璃棒．
（5）过程⑤调节pH可选用下列试剂中的C（填序号）．A．稀硫酸　B．CaCO₃　C．NaOH溶液
（6）过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃，目的是促进Fe³⁺的水解．
（7）实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验．①用分析天平称取2.700 0g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的BaCl₂溶液；③过滤、洗涤、干燥，称量得固体质量为3.495 0g．若该聚铁的主要成分为[Fe（OH）（SO₄）]_n，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为31.1%（假设杂质中不含铁元素和硫元素）．

Answer 1

分析 硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等）聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO₄•7H₂O），烧渣在硫酸溶液中通入足量氧气，反应后过滤得到固体W和溶液X，溶液X加入铁反应生成硫酸亚铁，蒸发浓缩结晶析出得到绿矾，溶液X中加入试剂调节溶液PH得到溶液Z加热制备聚铁胶体得到聚铁，（1）过程②产生的气体为SO₂，具有还原性和漂白性；
（2）根据反应物和生成物的种类结合质量守恒书写化学方程式；
（3）溶液X中含有Fe³⁺，要制备绿矾，应加入Fe使之还原为Fe²⁺；
（4）蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、蒸发皿、玻璃棒等仪器；
（5）过程⑤调节pH应使溶液碱性增强，有利于聚铁的生成；
（6）过程⑤⑥目的为促进的水解，加热有利于水解的进行；
（7）根据n（Fe³⁺）=n（SO₄^2-）计算．

解答 解：（1）过程②产生的气体为SO₂，具有还原性和漂白性，因具有漂白性而使品红褪色，因具有还原性而使具有氧化性的酸性KMnO₄溶液、溴水褪色，故答案为：ACD；
（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，
故答案为：Fe（或铁）；
（4）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，故答案为：蒸发皿、玻璃棒；                       
（5）过程⑤调节pH应使溶液碱性增强，有利于聚铁的生成，
A．加入硫酸不能使溶液PH增大，故A错误；
B．加入碳酸钙生成微溶的硫酸钙，会引入新的杂质，故B错误；
C．加入NaOH可使溶液碱性增强，生成的聚铁中不引入新的杂质，故C正确．
故答案为：C；
（6）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：促进Fe³⁺的水解；                      
（7）过滤、洗涤、干燥，称量，得固体质量为3.495g，应为BaSO₄沉淀，
n（BaSO₄）=$\frac{3.495g}{233g/mol}$=0.015mol，
则n（Fe³⁺）=n（SO₄^2-）=0.015mol，
m（Fe）=0.015mol×56g/mol=0.84g，
ω（Fe）=$\frac{0.84g}{2.7g}$=31.1%，
故答案为：31.1%．

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．