Question

直接氧化法制備混凝劑聚合硫酸鐵[Fe₂（OH）_n（SO₄） 

3-n

2

]_m（n＞2，m≤10）的實驗流程如下：

已知：鹽基度=n

n(OH-)

3n(Fe)

×100%．式中n（OH^-）、n（Fe）分別表示PFS中OH^-和Fe³⁺的物質(zhì)的量．所得產(chǎn)品若要用于飲用水處理，需達到鹽基度指標(biāo)為 8.0%～16.0%．
（1）實驗加入硫酸的作用是

 

．取樣分析Fe²⁺濃度，其目的是

 

．
（2）用pH試紙測定溶液pH的操作方法為

 

．若溶液的pH偏小，將導(dǎo)致聚合硫酸鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)

 

．（填“偏高”、“偏低”、“無影響”）
（3）氧化時控制反應(yīng)溫度為50～60℃的原因是

 

．
（4）聚合反應(yīng)的原理為m[Fe₂（OH）_n（SO₄） _3-n/2]?[Fe₂（OH）_n（SO₄） _3-n/2]_m，則水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（5）產(chǎn)品鹽基度的測定方法：
Ⅰ稱取m g固體試樣，置于400mL聚乙烯燒杯中，加入25mL鹽酸標(biāo)準溶液，再加20mL煮沸后冷卻的蒸餾水，搖勻，蓋上表面皿．
Ⅱ室溫下放置10min，再加入10mL氟化鉀溶液，搖勻，掩蔽Fe³⁺，形成白色沉淀．
Ⅲ加入5滴酚酞指示劑，立即用物質(zhì)的量濃度為c mol?L^-1的氫氧化鈉標(biāo)準液滴定至終點，消耗體積為VmL．
Ⅳ向聚乙烯燒杯中，加入25mL鹽酸標(biāo)準溶液，再加20mL煮沸后冷卻的蒸餾水，搖勻，蓋上表面皿．然后重復(fù)Ⅱ、Ⅲ做空白試驗，消耗氫氧化鈉標(biāo)準液的體積為V₀mL．
①達到滴定終點的現(xiàn)象為

 

．
②已知試樣中Fe³⁺的質(zhì)量分數(shù)為w₁，則該試樣的鹽基度（w）的計算表達式為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設(shè)計,測定溶液pH的方法,探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗題

分析：（1）Fe²⁺易水解，加入硫酸可以防止水解．取樣分析Fe²⁺濃度，是定量分析，其目的是確定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量；
（2）pH試紙的操作方法是將小片pH試紙放在點滴板（或表面皿）上，用玻璃棒沾取少量待測液滴在試紙上，迅速與標(biāo)準比色卡對照．若溶液的pH偏小，說明Fe²⁺有部分水解了，將導(dǎo)致聚合硫酸鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)偏低．
（3）溫度對化學(xué)反應(yīng)速率有影響，另外H₂O₂會受熱分解．故氧化時控制反應(yīng)溫度為50～60℃的原因是溫度過低，反應(yīng)太慢；溫度過高，H₂O₂分解加快，導(dǎo)致氧化劑用量增加．
（4）水解的原理是Fe²⁺結(jié)合水中的OH^-；
（5）①酚酞與堿會變紅，故達到滴定終點的現(xiàn)象為加入最后一滴NaOH標(biāo)準液，燒杯中液體顏色恰好為淺紅色，且30s內(nèi)不變色．
②已知：鹽基度=

n(OH-)

3n(Fe)

×100%．式中n（OH^-）、n（Fe）分別表示PFS中OH^-和Fe³⁺的物質(zhì)的量．通過化學(xué)式的計算；

解答： 解：（1）Fe²⁺易水解，實驗加入硫酸的作用是防止亞鐵離子水解．取樣分析Fe²⁺濃度，是定量分析，其目的是確定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量．
故答案為：抑制Fe²⁺水解，確定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量；
（2）依據(jù)pH試紙的操作方法分析：將小片pH試紙放在點滴板（或表面皿）上，用玻璃棒沾取少量待測液滴在試紙上，迅速與標(biāo)準比色卡對照．若溶液的pH偏小，說明Fe²⁺有部分水解了，將導(dǎo)致聚合硫酸鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)偏低；
故答案為：將小片pH試紙放在點滴板（或表面皿）上，用玻璃棒沾取少量待測液滴在試紙上，迅速與標(biāo)準比色卡對照； 偏低；
（3）溫度對化學(xué)反應(yīng)速率有影響，另外H₂O₂會受熱分解．故氧化時控制反應(yīng)溫度為50～60℃的原因是溫度過低，反應(yīng)太慢；溫度過高，H₂O₂分解加快，導(dǎo)致氧化劑用量增加；
故答案為：溫度過低，反應(yīng)太慢；溫度過高，H₂O₂分解加快，導(dǎo)致氧化劑用量增加；
（4）水解的原理是Fe²⁺結(jié)合水中的OH^-，反應(yīng)的方程式為：Fe₂（SO₄）₃+nH₂O?Fe₂（OH）_n（SO₄） _3-n/2+

n

2

H₂SO₄；
故答案為：Fe₂（SO₄）₃+nH₂O?Fe₂（OH）_n（SO₄） _3-n/2+

n

2

H₂SO₄；
（5）①酚酞與堿會變紅，故達到滴定終點的現(xiàn)象為：加入最后一滴NaOH標(biāo)準液，燒杯中液體顏色恰好為淺紅色，且30s內(nèi)不變色；
故答案為：加入最后一滴NaOH標(biāo)準液，燒杯中液體顏色恰好為淺紅色，且30s內(nèi)不變色；
②已知：鹽基度=

n(OH-)

3n(Fe)

×100%．式中n（OH^-）、n（Fe）分別表示PFS中OH^-和Fe³⁺的物質(zhì)的量．通過化學(xué)式的計算，w=

(V0-V)c×10-3

3× mW1 56

×100%=

56(V0-V)c×10-3

3mW1

×100%；
故答案為：

56(V0-V)c×10-3

3mW1

×100%．

點評：本題 查了鹽類的水解、pH試紙的使用、方程式的書寫、物質(zhì)的量的相關(guān)計算，主要是流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．