Question

20．聚合硫酸鐵又稱聚鐵，化學式為[Fe₂（OH）_n（SO₄）_0.5n^3-]_m，廣泛用于污水處理．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）．制備聚鐵和綠礬（FeSO₄•7H₂O）過程如圖1：

（1）實驗室制備、收集干燥的SO₂，所需儀器如圖2．裝置A產(chǎn)生SO₂，按氣流方向連接各儀器接口，順序為a、d、e、c、b、f．裝置D的作用是安全瓶，防止倒吸，裝置E中NaOH溶液的作用是尾氣處理，防止污染．

（2）驗證固體W焙燒后產(chǎn)生的氣體含有SO₂的方法是將氣體通入品紅溶液中，如果品紅褪色，加熱后又恢復紅色，證明有二氧化硫．
（3）制備綠礬時，向溶液X中加入過量鐵粉，充分反應后，經(jīng)過濾得到溶液Y，再經(jīng)濃縮、結晶等步驟得到綠礬．
（4）溶液Z的pH影響聚鐵中鐵的質量分數(shù)，用pH試紙測定溶液pH的操作方法為將試紙放到表面皿上，用潔凈的玻璃棒蘸取少許待測液，滴在試紙的中央．然后與標準比色卡對比．若溶液Z的pH偏小，將導致聚鐵中鐵的質量分數(shù)偏低．（填“偏大”、“偏小”“無影響”）

Answer 1

分析 制備聚鐵和綠礬（FeSO₄•7H₂O）流程為：硫酸廠燒渣與硫酸、氧氣反應，得到濾液X和不溶物（S、二氧化硅等）W；濾液X中進入鐵粉生成硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液通過濃縮蒸發(fā)、冷卻結晶得到綠礬；將濾液X通過調節(jié)pH獲得溶液Z，在70～80℃條件下得到聚鐵聚鐵，最后得到聚鐵，
（1）利用實驗儀器的連接，安全瓶的使用以及尾氣吸收來分析；
（2）此題為二氧化硫的驗證，利用其特殊性質漂白性來分析；
（3）利用二價鐵與三價鐵之間的相互轉化來分析；
（4）利用pH試紙測定溶液酸堿性的方法來分析．

解答 解：制備聚鐵和綠礬（FeSO₄•7H₂O）流程為：硫酸廠燒渣與硫酸、氧氣反應，得到濾液X和不溶物（S、二氧化硅等）W；濾液X中進入鐵粉生成硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液通過濃縮蒸發(fā)、冷卻結晶得到綠礬；將濾液X通過調節(jié)pH獲得溶液Z，在70～80℃條件下得到聚鐵聚鐵，最后得到聚鐵，
（1）收集二氧化硫應先干燥再收集．二氧化硫的密度比空氣大，要從c口進氣，最后進行尾氣處理．因為二氧化硫易于氫氧化鈉反應，故D的作用是安全瓶，防止倒吸；E的作用為尾氣處理，
故答案為：d；e；c；b；安全瓶，防止倒吸；尾氣處理，防止污染；
（2）檢驗二氧化硫的一般方法是：將氣體通入品紅溶液中，如果品紅褪色，加熱后又恢復紅色，證明有二氧化硫．
故答案為：將氣體通入品紅溶液中，如果品紅褪色，加熱后又恢復紅色，證明有二氧化硫；
（3）因為在燒渣中加入了硫酸和足量氧氣，故溶液Y中含有Fe³⁺，故應先加入過量的鐵粉，然后過濾，
故答案為：鐵粉；
（4）用pH試紙測定方法為：將試紙放在表面皿上，用潔凈的玻璃棒蘸取待測液，點在試紙的中央，然后與標準比色卡對比．氫氧化鐵的含量比硫酸亞鐵高，若溶液Z的PH偏小，則聚鐵中生成的氫氧根的含量減少，使鐵的含量減少，
故答案為：將試紙放到表面皿上，用潔凈的玻璃棒蘸取少許待測液，滴在試紙的中央．然后與標準比色卡對比；偏低．

點評 本題借助于實驗考查基礎知識達到了很好的效果．對學生來說聚鐵不是很熟悉，但是鐵與亞鐵之間的轉化還是很容易實現(xiàn)的，起點高，落點低，是一好題，題目難度中等．