Question

8．實(shí)驗(yàn)室里用硫酸廠燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS SiO₂等）制備聚鐵（堿式硫酸鐵的聚合物）和綠礬（FeSO₄•7H₂O＞，其過(guò)程如圖：

（1）過(guò)程①中，F(xiàn)eS和0₂、H₂S0₄反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S．
（2）過(guò)程②中產(chǎn)生的尾氣會(huì)對(duì)大氣造成污染，可選用下列試劑中的c吸收．
a．濃H₂SO₄ b．蒸餾水   c．NaOH溶液    d．濃硝酸
（3）過(guò)程③中，需要加人的物質(zhì)名稱是Fe（或鐵）．
（4）過(guò)程④的實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)結(jié)晶
（5）過(guò)程⑥中，將溶液Z加熱到70〜80⁰C，目的是促進(jìn)Fe³⁺的水解．
（6）實(shí)驗(yàn)室為測(cè)定所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)．①用分析天平稱取 樣品2.700g；②將樣品溶于足量鹽酸后，加人足量的氯化鋇溶液；③過(guò)濾、洗滌、干燥，稱量，得 固體質(zhì)量為3.495g．若該聚鐵主要成分為[Fe（0H）S0₄]，則該聚鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.11%．

Answer 1

分析 燒渣中加入稀硫酸、同時(shí)通入氧氣，過(guò)濾后，得到固體W中含有S、SiO₂，再灼燒后尾氣中含有二氧化硫，溶液X含有Fe₂（SO₄）₃及未反應(yīng)的硫酸，溶液X中加入Fe粉，反應(yīng)完畢，過(guò)濾得到溶液Y為FeSO₄溶液，再經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等得到綠礬．溶液X調(diào)節(jié)pH得到溶液Z，加熱促進(jìn)Fe³⁺的水解得到聚鐵膠體，再經(jīng)過(guò)膠體聚沉得到聚鐵，
（1）過(guò)程①FeS和O₂、H₂SO₄反應(yīng)生成硫酸鐵，水和硫；
（2）尾氣中含有二氧化硫，需要用NaOH溶液吸收；
（3）溶液X中含有Fe³⁺，要制備綠礬，應(yīng)加入Fe使之還原為Fe²⁺；
（4）過(guò)程④是溶液中得到溶質(zhì)晶體可以通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶得到；
（5）過(guò)程⑥目的為促進(jìn)的水解，加熱有利于水解的進(jìn)行；
（6）步驟③中得到3.495g固體為BaSO₄沉淀，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算BaSO₄的物質(zhì)的量，根據(jù)硫酸根守恒，可以計(jì)算聚鐵中硫酸根的物質(zhì)的量，結(jié)合聚鐵中Fe與硫酸根比例關(guān)系計(jì)算Fe的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算鐵元素質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：燒渣中加入稀硫酸、同時(shí)通入氧氣，過(guò)濾后，得到固體W中含有S、SiO₂，再灼燒后尾氣中含有二氧化硫，溶液X含有Fe₂（SO₄）₃及未反應(yīng)的硫酸，溶液X中加入Fe粉，反應(yīng)完畢，過(guò)濾得到溶液Y為FeSO₄溶液，再經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌等得到綠礬．溶液X調(diào)節(jié)pH得到溶液Z，加熱促進(jìn)Fe³⁺的水解得到聚鐵膠體，再經(jīng)過(guò)膠體聚沉得到聚鐵，
（1）反應(yīng)物為FeS、O₂和H₂SO₄，生成物有S，根據(jù)質(zhì)量守恒還應(yīng)有Fe₂（SO₄）₃和H₂O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S，
故答案為：4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S；
（2）尾氣中含有二氧化硫，需要用NaOH溶液吸收，故選c；
（3）溶液X中含有Fe³⁺，要制備綠礬，應(yīng)加入Fe使之還原為Fe²⁺，加入鐵可生成Fe²⁺，并且不引入新的雜質(zhì)，故答案為：Fe（或鐵）；
（4）過(guò)程④是溶液中得到溶質(zhì)晶體可以通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶得到，故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；
（5）過(guò)程⑥目的為促進(jìn)的水解，加熱有利于水解的進(jìn)行，促進(jìn)Fe³⁺的水解，故答案為：促進(jìn)Fe³⁺的水解；
（6）過(guò)濾、洗滌、干燥，稱量，得固體質(zhì)量為3.495g，應(yīng)為BaSO₄沉淀，
n（BaSO₄）=$\frac{3.495g}{233g/mol}$=0.015mol，
則n（Fe³⁺）=n（SO₄^2-）=0.015mol，
m（Fe）=0.015mol×56g/mol=0.84g，
ω（Fe）=$\frac{0.84g}{2.7g}$×100%=31.11%，
故答案為：31.11%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及物質(zhì)含量的測(cè)定、制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等知識(shí)，題目難度較大，注意常見(jiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作方法．