Question

【題目】直接氧化法制備混凝劑聚合硫酸鐵[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m (n＞2，m≤10)的實驗流程如下：

已知：鹽基度=×100%．式中n(OH-)、n(Fe)分別表示PFS中OH-和Fe3+的物質的量．所得產品若要用于飲用水處理，需達到鹽基度指標為 8.0%～16.0%．

(1)實驗加入硫酸的作用是____________，取樣分析Fe2+濃度，其目的是___________。

(2)用pH試紙測定溶液pH的操作方法為____________，若溶液的pH偏小，將導致聚合硫酸鐵中鐵的質量分數____________(填“偏高”、“偏低”、“無影響”)

(3)聚合反應的原理為m[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2][Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m，則水解反應的化學方程式為____________.

(4)產品鹽基度的測定方法：

Ⅰ稱取m g固體試樣，置于400mL聚乙烯燒杯中，加入25mL鹽酸標準溶液，再加20mL煮沸后冷卻的蒸餾水，搖勻，蓋上表面皿．

Ⅱ室溫下放置10min，再加入10mL氟化鉀溶液，搖勻，掩蔽Fe3+，形成白色沉淀．

Ⅲ加入5滴酚酞指示劑，立即用物質的量濃度為c molL-1的氫氧化鈉標準液滴定至終點，消耗體積為VmL．

Ⅳ向聚乙烯燒杯中，加入25mL鹽酸標準溶液，再加20mL煮沸后冷卻的蒸餾水，搖勻，蓋上表面皿．然后重復Ⅱ、Ⅲ做空白試驗，消耗氫氧化鈉標準液的體積為V0mL．

①達到滴定終點的現象為____________。

②已知試樣中Fe3+的質量分數為a，則該試樣的鹽基度的計算表達式為________。

Answer 1

【答案】

(1)抑制Fe2+水解；確定氧化Fe2+所需H2O2的量；

(2)將小片pH試紙放在點滴板(或表面皿)上，用玻璃棒沾取少量待測液滴在試紙上，迅速與標準比色卡對照； 偏低；(3)Fe2(SO4)3+nH2OFe2(OH)n(SO4)3-n/2+H2SO4；

(4)①加入最后一滴NaOH標準液，燒杯中液體紅色恰好褪去，且30s內不恢復；

②{[56(V0-V)c×10-3]/3ma}×100%。

【解析】

試題分析：(1)Fe2+易水解，實驗加入硫酸的作用是防止亞鐵離子水解．取樣分析Fe2+濃度，是定量分析，其目的是確定氧化Fe2+所需H2O2的量，故答案為：抑制Fe2+水解，確定氧化Fe2+所需H2O2的量；

(2)依據pH試紙的操作方法分析：將小片pH試紙放在點滴板(或表面皿)上，用玻璃棒沾取少量待測液滴在試紙上，迅速與標準比色卡對照．若溶液的pH偏小，說明Fe2+有部分水解了，將導致聚合硫酸鐵中鐵的質量分數偏低；故答案為：將小片pH試紙放在點滴板(或表面皿)上，用玻璃棒沾取少量待測液滴在試紙上，迅速與標準比色卡對照； 偏低；

(3)溫度對化學反應速率有影響，另外H2O2會受熱分解．故氧化時控制反應溫度為50～60℃的原因是溫度過低，反應太慢；溫度過高，H2O2分解加快，導致氧化劑用量增加；故答案為：溫度過低，反應太慢；溫度過高，H2O2分解加快，導致氧化劑用量增加；

(4)水解的原理是Fe2+結合水中的OH-，反應的方程式為：Fe2(SO4)3+nH2OFe2(OH)n(SO4) 3-n/2+H2SO4；故答案為：Fe2(SO4)3+nH2OFe2(OH)n(SO4) 3-n/2+H2SO4；

(5)①酚酞與堿會變紅，故達到滴定終點的現象為：加入最后一滴NaOH標準液，燒杯中液體顏色恰好為淺紅色，且30s內不變色；故答案為：加入最后一滴NaOH標準液，燒杯中液體顏色恰好為淺紅色，且30s內不變色；

②已知：鹽基度=×100%．式中n(OH-)、n(Fe)分別表示PFS中OH-和Fe3+的物質的量．通過化學式的計算，w=×100%=×100%；故答案為：×100%。