Question

15．某興趣小組利用硫酸廠的燒渣（主要成分為：鐵的氧化物、少量FeS及SiO₂），在實驗室制備堿式硫酸鐵[化學(xué)式為Fex（OH）y（SO₄）z•nH₂O]，主要流程如下：

（1）焙燒時產(chǎn)生的二氧化硫可用石灰乳吸收，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O，該步驟中用石灰乳而不用澄清石灰水的原因是石灰乳中的氫氧化鈣含量高，能夠吸收更多的二氧化硫．
（2）酸溶時加入的試劑a是H₂SO₄（填化學(xué)式），酸溶時發(fā)生的反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)（填基本反應(yīng)類型）．過濾后獲得的濾渣的主要成分是SiO₂．
（3）反應(yīng)l中加雙氧水的目的是為了將溶液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺（填離子符號）．雙氧水作為該反應(yīng)氧化劑的優(yōu)點是產(chǎn)物不污染環(huán)境．
（4）流程中獲得堿式硫酸鐵[化學(xué)式為Fex（OH）y（SO₄）z•nH₂O]前省略的操作是蒸發(fā)﹑冷卻結(jié)晶﹑洗滌和低溫烘干．
（5）為確定堿式硫酸鐵的化學(xué)式，進(jìn)行了如下實驗：
①稱取1.692g堿式硫酸鐵樣品溶于足量的稀鹽酸中并充分混合；
②向①所得的混合物中加入足量的BaCl₂溶液，充分反應(yīng)后，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、
稱重，得沉淀2.330g．
③若向步驟②的濾液中加入過量的NaOH溶液，充分反應(yīng)后，再將沉淀過濾、洗滌、灼燒、稱重，得固體0.640g．則堿式硫酸鐵[Fex（OH）y（SO₄）z•nH₂O]樣品中的y：z的值為12：5．

Answer 1

分析 （1）石灰乳中的氫氧化鈣能和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣沉淀和水；
氫氧化鈣的溶解度較小；
（2）酸溶時加入的試劑a是硫酸；
二氧化硅不能和稀硫酸反應(yīng)；
（3）反應(yīng)l中加雙氧水的目的是為了將溶液中的Fe²⁺氧化為鐵離子；
雙氧水作為該反應(yīng)氧化劑的優(yōu)點是產(chǎn)物不污染環(huán)境；
（4）流程中獲得堿式硫酸鐵[化學(xué)式為Fex（OH）y（SO₄）z•nH₂O]前省略的操作是 蒸發(fā)蒸發(fā)﹑冷卻結(jié)晶﹑洗滌和低溫烘干；
（5）根據(jù)反應(yīng)情況和提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計算．

解答 解：（1）焙燒時產(chǎn)生的二氧化硫可用石灰乳吸收，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O，該步驟中用石灰乳而不用澄清石灰水的原因是石灰乳中的氫氧化鈣含量高，能夠吸收更多的二氧化硫．
故填：Ca（OH）₂+SO₂═CaSO₃↓+H₂O；石灰乳中的氫氧化鈣含量高，能夠吸收更多的二氧化硫．
（2）酸溶時加入的試劑a是H₂SO₄，酸溶時發(fā)生反應(yīng)的屬于復(fù)分解反應(yīng)，過濾后獲得的濾渣的主要成分是SiO₂．
故填：H₂SO₄；復(fù)分解；SiO₂．
（3）反應(yīng)l中加雙氧水的目的是為了將溶液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
雙氧水作為該反應(yīng)氧化劑的優(yōu)點是產(chǎn)物是水和氧氣，不污染環(huán)境．
故填：Fe³⁺；產(chǎn)物不污染環(huán)境．
（4）流程中獲得堿式硫酸鐵[化學(xué)式為Fex（OH）y（SO₄）z•nH₂O]前省略的操作是蒸發(fā)﹑冷卻結(jié)晶﹑洗滌和低溫烘干．
故填：蒸發(fā)；洗滌．
（5）②向①所得的混合物中加入足量的BaCl₂溶液，充分反應(yīng)后，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱重，得沉淀2.330g，沉淀是硫酸鋇，2.330g硫酸鋇中硫酸根離子的質(zhì)量為：
2.330g×$\frac{96}{233}$×100%=0.96g，
③若向步驟②的濾液中加入過量的NaOH溶液，氫氧根離子和鐵離子結(jié)合成氫氧化鐵沉淀，充分反應(yīng)后，再將沉淀過濾、洗滌、灼燒、稱重，得固體0.640g，灼燒氫氧化鐵時，氫氧化鐵分解生成水和氧化鐵，即氧化鐵的質(zhì)量是0.640g，
設(shè)氫氧化鐵質(zhì)量為x，
2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+3H₂O，
  214           160
   x           0.640g
$\frac{214}{x}$=$\frac{160}{0.640g}$，
x=0.856g，
0.856g氫氧化鐵中氫氧根離子質(zhì)量為：0.856g×$\frac{51}{107}$×100%=0.408g，
根據(jù)題意有：$\frac{17y}{96z}$=$\frac{0.408g}{0.96g}$，
$\frac{y}{z}$=$\frac{12}{5}$，
故填：12：5．

點評 本題主要考查物質(zhì)的性質(zhì)，只有掌握了各種物質(zhì)的性質(zhì)，才能夠判斷物質(zhì)之間相互轉(zhuǎn)化時的反應(yīng)物和生成物，從而可以進(jìn)行各方面的判斷．