Question

【題目】利用硫酸廠燒渣(含鐵的氧化物和少量FeS及SiO2)制堿式硫酸鐵的流程如下:

(1)SO2與過量NaOH溶液反應的離子方程式為_____________。

(2)濾渣的主要成分為_________(填化學式)。

(3)反應1中加雙氧水的目的是將Fe2+氧化為Fe3+,該反應的離子方程式為________。

(4)堿式硫酸鐵的化學式為Fex(OH)y(SO4)z·nH2O，為確定其組成進行如下實驗：

①稱取1.6920g樣品溶于足量的稀鹽酸中；

②加足量的BaCl2溶液，過濾、洗滌、干燥、稱重，得固體質量為2.3300g；

③向步驟②的濾液中加過量的NaOH溶液，過濾、洗滌、灼燒、稱重，得固體質量為0.6400g。

根據以上實驗數據確定該堿式硫酸鐵的化學式_________(寫出計算過程)。

Answer 1

【答案】 SO2+2OH-=SO32-+H2O SiO2 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O Fe(OH)2(SO4)5·6H2O

【解析】（1）當NaOH過量時，與酸性氧化物發生反應產生正鹽和水，SO2與過量NaOH溶液反應的離子方程式為SO2+2OH-＝SO32-+H2O；（2）硫酸廠燒渣含鐵的氧化物和少量FeS及SiO2，當焙燒時，會發生反應產生Fe2O3、SO2，向其中加入稀硫酸，發生反應：Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O，原燒渣中的SiO2不能反應，也不能溶解，過濾除去，因此濾渣的主要成分為SiO2；（3）在燒渣焙燒的過程中可能有部分FeS未完全煅燒，在酸溶時變為Fe2+留在溶液中，加入H2O2可以將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，得到的濾液中只含有陽離子Fe3+，反應的方程式為2Fe2++H2O2+2H+＝2Fe3++2H2O；（4）在1.6920g樣品中含有的SO42-的物質的量是：n(SO42-)＝2.3300 g÷233g/mol＝0.01mol，向步驟②的濾液中加過量的NaOH溶液，過濾、洗滌、灼燒、稱重，得固體質量為0.6400g。該固體為Fe2O3，n(Fe2O3)＝0.6400g÷160g/mol＝0.004mol，則n(Fe3+)＝2n(Fe2O3)＝0.008mol，由于任何化合物陽離子帶的正電荷總數與陰離子帶的負電荷總數相等。3n(Fe3+)＝n(OH-)+2n(SO42-)，所以n(OH-)＝3n(Fe3+)-2n(SO42-)＝3×0.008mol-2×0.01mol＝0.004mol，根據質量守恒定律可知含有結晶水的物質的量是，則該堿式硫酸鐵樣品中的n(Fe3+)：n(OH－)：n(SO42－)：n(H2O)＝0.004mol：0.01mol＝4：2：5：6，因此化學式為Fe(OH)2(SO4)5·6H2O。