Question

綠礬是一種重要的化工原料．
【問(wèn)題1】綠礬晶體（FeSO₄?7H₂O）由于保存不妥或長(zhǎng)久放置，容易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)．為探究綠礬樣品的變質(zhì)情況，化學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)方案．可供選擇的試劑：KSCN溶液、酸性KMnO₄溶液、Cl₂水、NaOH溶液、BaCl₂溶液請(qǐng)參與完成方案設(shè)計(jì)．
實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：取少量綠礬樣品，用蒸餾水在燒杯中配成溶液．
方案1：取少量溶液，加入幾滴

 

試劑，如果觀察到的現(xiàn)象是

 

；實(shí)驗(yàn)結(jié)論：證明綠礬樣品沒(méi)有被氧化．
方案2：取少量溶液，加入幾滴

 

試劑，如果觀察到的現(xiàn)象是

 

．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：證明綠礬樣品完全被氧化．
使用FeSO₄時(shí)，如要防止Fe³⁺的干擾，可以加入適量鐵粉進(jìn)行除雜，寫(xiě)出加入鐵粉后發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

．
【問(wèn)題2】以綠礬為原料可以制取聚合硫酸鐵（SPFS）．聚合硫酸鐵是一種重要的無(wú)機(jī)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(lǐng)域具有重要的應(yīng)用．其組成可表示成Fe_x（OH）_y（SO₄）_z?nH₂O（其中Fe為+3價(jià)）．工業(yè)上常用的一種制備流程為：

取7.507g某固體聚合硫酸鐵溶解于水，向其中加入過(guò)量的BaCl₂溶液到沉淀完全，經(jīng)過(guò)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(guò)濾、洗滌、干燥得Fe₂O₃固體2.800g．通過(guò)計(jì)算確定該固體聚合硫酸鐵樣品的化學(xué)式為

 

．（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析：問(wèn)題1：綠礬樣品被氧化會(huì)生成三價(jià)鐵離子，三價(jià)鐵離子遇到滴入KSCN溶液會(huì)變紅色，亞鐵離子能使酸性KMnO₄溶液褪色；Fe³⁺與Fe反應(yīng)生成Fe²⁺；
問(wèn)題2：根據(jù)原子守恒和電荷守恒來(lái)計(jì)算．

解答：解：【問(wèn)題1】方案1：綠礬樣品被氧化會(huì)生成三價(jià)鐵離子，三價(jià)鐵離子遇到滴入KSCN溶液會(huì)變紅色，所以向綠礬溶液中加入KSCN溶液，如果溶液不變紅色，證明綠礬樣品沒(méi)有被氧化，
故答案為：滴入KSCN溶液，溶液不變紅色；
方案2：亞鐵離子能使酸性KMnO₄溶液褪色，所以向綠礬溶液中加入酸性KMnO₄溶液，如果溶液不退縮，說(shuō)明溶液中沒(méi)有亞鐵離子，證明綠礬樣品完全被氧化，
故答案為：滴入酸性KMnO₄溶液，溶液不褪色；
【問(wèn)題2】n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=

10.485g

233 g/mol

=0.045 mol，
n（Fe₂O₃）=

2.800g

160 g/mol

=0.0175 mol，
n（Fe³⁺）=2 n（Fe₂O₃）=0.035 mol，
根據(jù)電荷守恒得：n（OH^-）=3n（Fe³⁺）-2 n（SO₄^2-）=0.015 mol，
則n（Fe³⁺）：n（OH^-）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）═35：15：45：54
即化學(xué)式為Fe₃₅（OH）₁₅ （SO₄）₄₅?54H₂O                       
故答案為：Fe₃₅（OH）₁₅ （SO₄）₄₅?54H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題探究了綠礬變質(zhì)后成分的檢驗(yàn)，及聚合硫酸鐵樣品的組成，是一道計(jì)算知識(shí)的題目，考查學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力，本題難度稍大．