Question

用黃鐵礦（主要成分FeS₂，鐵元素化合價為+2）氧化焙燒后產(chǎn)生的硫酸渣制備鐵黃顏料（主要成分為FeOOH），工業(yè)流程如下：

（1）從物質分類的角度，F(xiàn)eOOH屬于

 

．
（2）步驟②被氧化的元素是

 

（填符號）．
（3）步驟③中用氨水做沉淀劑得到pH-t（時間）變化曲線如圖．已知反應過程中存在沉淀溶解平衡
Fe（OH）₂?Fe²⁺+2OH^-和氧化還原平衡4Fe²⁺+O₂+6H₂O?4FeOOH+8H⁺．試從平衡移動的角度解釋：線段1溶液pH快速下降的原因是

 

，線段2溶液pH變化緩慢的原因是

 

，線段3溶液pH急劇下降的原因是

 

．

（4）操作⑤是

 

．
（5）稱取鐵黃顏料0.3107g，用稀硫酸溶解后配成100mL溶液，每次取25.00mL溶液，用0.100 0mol?L^-1的磺基水楊酸（H₂Y）標準溶液滴定，三次滴定消耗標準溶液的平均體積為25.50mL，該產(chǎn)品的純度為

 

（已知：Fe³⁺+3H₂Y=[FeY₂]^-3+6H⁺）．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,難溶電解質的溶解平衡及沉淀轉化的本質,鐵的氧化物和氫氧化物

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）FeOOH為純凈物或化合物；
（2）已知反應物和生成物，從元素化合價的角度進行判斷；
（3）溶液pH的變化由反應Fe（OH）₂?Fe²⁺+2OH^-和4Fe²⁺+O₂+6H₂O?4FeOOH+8H⁺決定，生成Fe（OH）₂和FeOOH，都可使pH減��；
（4）向濾渣加水，應為洗滌沉淀的操作；
（5）根據(jù)反應的方程式Fe³⁺+3H₂Y=[FeY₂]^-3+6H⁺計算．

解答： 解：（1）根據(jù)鐵黃的組成，從物質的分類的角度看FeOOH為純凈物或化合物，故答案為：純凈物或化合物；
（2）從流程圖中可知，第②步反應物為FeS₂和Fe³⁺，產(chǎn)物為Fe²⁺和S，所以根據(jù)元素化合價變化可知被氧化的元素是S，故答案為：S；
（3）根據(jù)流程圖可知步驟③中，添加的反應物是氨水和空氣，所以線段1溶液的pH快速下降的原因是沉淀溶解平衡Fe（OH）₂?Fe²⁺+2OH^-向生成Fe（OH）₂的方向移動，pH快速下降，隨著空氣的通入，溶液中沉淀溶解平衡：Fe（OH）₂?Fe²⁺+2OH^-和氧化還原反應平衡：4Fe²⁺+O₂+6H₂O?4FeOOH+8H⁺，兩個平衡生成的OH^-和H⁺的速率相當，所以線段2溶液pH的變化緩慢；由圖示可知，線段3的pH最終小于7，則 說明反應體系中已經(jīng)沒有Fe（OH）₂，殘留Fe²⁺促使氧化還原平衡向右移動，產(chǎn)生大量的H⁺，
故答案為：沉淀溶解平衡Fe（OH）₂?Fe²⁺+2OH^-向生成Fe（OH）₂的方向移動，pH快速下降；溶液中沉淀溶解平衡產(chǎn)生的OH^-和氧化還原平衡產(chǎn)生H⁺的速率相當；體系中已經(jīng)沒有Fe（OH）₂，殘留Fe²⁺促使氧化還原平衡向右移動，產(chǎn)生大量的H⁺；
（4）根據(jù)流程圖中的提示信息“向濾渣加水”，應為洗滌沉淀的操作，故答案為：洗滌；
（5）n（H₂Y）=0.0255L×0.100 0mol?L^-1=0.00255mol，根據(jù)反應的方程式Fe³⁺+3H₂Y=[FeY₂]^-3+6H⁺，
可知100mL溶液含有n（Fe³⁺）=

0.00255mol

3

×4，m（Fe³⁺）=

0.00255mol

3

×4×89g/mol=0.3026g，
則樣品純度=

0.3026g

0.3107g

×100%=97.4%，
故答案為：97.4%．

點評：本題考查物質的制備實驗，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，為高考常見題型，注意把握實驗的原理和注意事項，難度中等．