Question

【題目】聚合硫酸鐵是水處理中重要的絮凝劑。以黃鐵礦的燒渣主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等為原料制取聚合硫酸鐵(Fe2(OH)x(SO4)(3-))的工藝流程如圖所示：

(1)“酸浸”時最合適的酸是______寫化學式。

(2)“酸浸”后溶液中主要的金屬陽離子有______。

(3)加入KClO3的目的是______(結合離子方程式說明)。

(4)“過程a”中生成聚合硫酸鐵的過程是先水解再聚合，將下列水解反應原理的化學方程式補充完整。Fe2(SO4)3+______H2O______Fe2(OH)x(SO4)(3-)+______。

(5)鹽基度B是衡量絮凝劑絮凝效果的重要指標，通常鹽基度越高，絮凝效果越好。已知鹽基度B的表達式為B=×100%(n為物質的量。為測出聚合硫酸鐵的鹽基度，進行如下實驗操作：

取聚合硫酸鐵樣品mg，加入過量鹽酸，充分反應，再加入煮沸后冷卻的蒸餾水，再加入KF溶液屏蔽Fe3+，使Fe3+不與OH-反應，然后以酚酞為指示劑，用cmol/L的標準NaOH溶液進行中和滴定，到終點時消耗NaOH溶液V0mL。

做空白對比實驗：取與步驟i等體積等濃度的鹽酸，以酚酞為指示劑，用cmol/L的標準NaOH溶液進行中和滴定，到終點時消耗NaOH溶液VmL。

①該聚合硫酸鐵樣品中，n(OH-)=______mol。

②已知該樣品中Fe的質量分數為，則鹽基度B=______。

Answer 1

【答案】H2SO4 Fe3+、Fe2+ 將Fe2+氧化為Fe3+ ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O x 1 H2SO4 10-3cV0-10-3cV ×100%

【解析】

黃鐵礦的燒渣主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等，向燒渣中加入酸浸取，由制備目的可知，加入的酸為稀硫酸，Fe2O3、FeO是金屬氧化物，和稀硫酸反應分別得到硫酸鐵、硫酸亞鐵，SiO2是酸性氧化物，不溶于硫酸，過濾后得到的濾液I中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵和過量的稀硫酸，向濾液I中加入廢鐵屑，Fe和硫酸鐵反應生成硫酸亞鐵，過濾后得到的濾液II中含有硫酸亞鐵，將溶液蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾得到綠礬，向綠礬中加入稀硫酸、氯酸鉀，發生反應6H++ClO3-+6Fe2+=6Fe3++Cl-+3H2O，然后發生水解、聚合反應Fe2(SO4)3+xH2OFe2(OH)x(SO4)(3-)+H2SO4，以此解答該題。

(1)通過以上分析知，加入的酸為H2SO4；

(2)酸浸后的溶液中含有硫酸鐵、硫酸亞鐵和過量的稀硫酸，所以含有的陽離子有Fe3+、Fe2+、H+，其中的金屬陽離子為Fe3+、Fe2+；

(3)氯酸鉀具有強氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子而制取聚合物，所以氯酸鉀的作用是將Fe2+氧化為Fe3+，涉及的方程式為6H++ClO3-+6Fe2+=6Fe3++Cl-+3H2O；

(4)根據元素守恒，該反應方程式為Fe2(SO4)3+xH2OFe2(OH)x(SO4)(3-)+H2SO4，故空項分別是x；1；H2SO4；

(5)①n(OH-)=cmol/L×10-3V0L-cmol/L×10-3VL=10-3c(V0-V)mol；

②該樣品中Fe的質量分數w，則n(Fe)=mol，鹽基度B=×100%=×100%=×100%。