Question

20．黃色固體聚合硫酸鐵（SPFS）是一種重要的無機高分子絮凝劑，極易溶于水，作為工業(yè)和生活污水處理等領域具有重要的應用．SPFS可表示成Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O．工業(yè)上常用的一種制備流程為：

在SPFS的多個質(zhì)量指標中，鹽基度是重要的質(zhì)量指標之一，鹽基度定義為：
鹽基度=n（OH^-）/3n（Fe）×100%．式中n（OH^-）、n（Fe）分別表示固體聚合硫酸鐵中OH^-和Fe的物質(zhì)的量．
（1）酸性介質(zhì)中NaClO₃氧化FeSO₄•7H₂O的離子方程式6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O．
（2）取7.507g某固體聚合硫酸鐵溶解于水，向其中加入過量的BaCl₂溶液到沉淀完全，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得白色沉淀10.485g，向上述濾液中加入NH₃•H₂O，調(diào)節(jié)溶液pH=6，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得Fe₂O₃固體2.80g．試計算該固體聚合硫酸鐵的鹽基度．
（3）計算出該固體聚合硫酸鐵樣品的化學式．

Answer 1

分析 （1）氯酸根離子具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，據(jù)此來書寫方程式；
（2）根據(jù)鐵元素、硫酸根離子的守恒關系來確定含量，據(jù)已知信息計算鹽基度，鹽基度=n（OH^-）/3n（Fe）×100%．式中n（OH^-）、n（Fe）分別表示固體聚合硫酸鐵中OH^-和Fe的物質(zhì)的量；
（3）根據(jù)原子守恒和質(zhì)量守恒來計算得到樣品的化學式．

解答 解：（1）氯酸根離子具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，二者發(fā)生的氧化還原反應為：
6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案為：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
（2）根據(jù)生成氧化鐵的量可以計算得：n（Fe）=$\frac{2.8g}{160g/mol}$×2=0.035mol，取7.507g某固體聚合硫酸鐵溶解于水，向其中加入過量的BaCl₂溶液到沉淀完全，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得白色沉淀10.485g，即為硫酸鋇沉淀的質(zhì)量是10.485g，
所以n（SO₄^2-）=$\frac{10.485g}{233g/mol}$=0.045mol，所以n（OH^-）=3×n（Fe）-2×n（SO₄^2-）=3×0.035-2×0.045=0.015mol，則鹽基度=$\frac{n（O{H}^{-}）}{3n（Fe）}$×100%=$\frac{0.015mol}{3×0.035mol}$×100%=14.29%，
答：該固體聚合硫酸鐵的鹽基度是14.29%；
（3）根據(jù)質(zhì)量守恒可以得出Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O中水的量n（H₂O）=（7.507g-0.035mol×56g•mol^-1-0.045mol×96 g•mol^-1-0.015mol×17 g•mol^-1）×$\frac{1}{18g．mol}$=0.054mol，又知道：n（Fe）=0.035mol，n（OH^-）=0.015mol，n（SO₄^2-）=0.045mol，化學式中各元素的物質(zhì)的量之比等于其個數(shù)值比，即化學式：Fe₃₅（OH）₁₅（SO₄）₄₅•54H₂O，
答：該固體聚合硫酸鐵樣品的化學式為Fe₃₅（OH）₁₅（SO₄）₄₅•54H₂O．

點評 本題是一道計算知識的題目，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性較強，題目難度較大．