Question

實驗室利用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等)制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO₄·7H₂O)，過程如下：

（1）將過程②中的產生的氣體通入下列溶液中，溶液會褪色的是__________；
A．品紅溶液        B．紫色石蕊溶液     C．酸性KMnO₄溶液     D．溴水
（2）過程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反應的化學方程式為：___________________________________。
（3）過程③中，需加入的物質是___________________________。
（4）過程④中，蒸發結晶需要使用酒精燈、三角架、泥三角，還需要的儀器有_______________。
（5）過程⑤調節pH可選用下列試劑中的___________ (填選項序號)；
A．稀硫酸        B．CaCO₃       C．NaOH溶液
（6）過程⑥中，將溶液Z加熱到70一80℃，目的是_____________________。
（7）實驗室為測量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質量分數，進行下列實驗。①用分析天平稱取2.70g樣品；②將樣品溶于足量的鹽酸后，加入過量的氯化鋇溶液；③過濾、洗滌、干燥，稱量，得固體質量為3.495g。若該聚鐵主要成分為[(Fe(OH)(SO₄)]n，則該聚鐵樣品中鐵元素的質量分數為___________。(假設雜質中不含鐵元素和硫元素)。

Answer 1

（1）ACD （2）4FeS + 3O₂ + 6H₂SO₄ = 2Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O+4S （3）Fe(或鐵)
（4）蒸發皿、玻璃棒 （5）C  （6）促進Fe³⁺的水解  （7）31.11%

試題分析：（1）固體W中含有S在灼燒時會產生SO₂氣體。A．把SO₂通入品紅溶液 SO₂有漂白性，能使品花溶液褪色。正確。B．SO₂的水溶液顯酸性，紫色石蕊溶液變為紅色。錯誤。C．SO₂有還原性，能被酸性KMnO₄溶液氧化為硫酸，KMnO₄則被還原為無色的MnSO₄ .正確。  D．SO₂有還原性，能被溴水氧化為硫酸，溴水被還原為無色的HBr。正確。因此選項為ACD。（2）根據電子守恒和質量守恒定律可得出過程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反應的化學方程式為：4FeS+3O₂+ 6H₂SO₄ = 2Fe₂(SO₄)₃ +6H₂O + 4S。（3）在溶液X中含有Fe₂(SO₄)₃ 和H₂SO₄，而綠礬是硫酸亞鐵晶體。所以過程③中，需加入的物質是還原劑Fe粉。（4） 經過還原Fe粉還原的Fe₂(SO₄)₃ 和H₂SO₄溶液為FeSO₄.要從該溶液中得到綠礬，因為硫酸亞鐵的溶解度受溫度的影響變化較大，所以采用冷卻熱飽和溶液的方法制取。實驗操作有蒸發、濃縮、冷卻、結晶。在過程④中，蒸發結晶需要使用酒精燈、三角架、泥三角，還需要蒸發皿、玻璃棒 。（5）過程⑤調節pH可選用下列試劑中的應該用堿，相比而言NaOH的溶解度大，雜質離子Na⁺比Ca²⁺容易除去。選項為C。（6） Fe₂(SO₄)₃是強酸弱堿鹽，水解產生Fe(OH)₃膠體。鹽的水解反應是吸熱反應，在過程⑥中，將溶液Z加熱到70一80℃，目的是為了促進Fe³⁺的水解 。（7）該聚鐵在經過酸溶解后，加入過量的氯化鋇溶液。得到的沉淀為Ba SO₄。n(Ba SO₄)= 3.495g÷233g/mol=0.015mol.所以n(Fe)=0.015mol.m(Fe)=0.015mol×56g/mol=0.84g。因此在在聚鐵中Fe元素的含量為(0.84g÷2.70g) ×100% =33.11%。₂的化學性質、方程式的書寫、鹽的水解、混合物的分離方法、元素的含量的計算的知識。