Question

聚合硫酸鐵又稱聚鐵，化學(xué)式為[Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-0.5n]_m，廣泛用于污水處理．實(shí)驗(yàn)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(guò)程如圖1：
（1）驗(yàn)證固體W焙燒后產(chǎn)生的氣體含有SO₂的方法是：

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)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?yàn)閍→

 

→

 

→

 

→

 

→f．裝置A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（3）制備綠礬時(shí)，向溶液X中加入過(guò)量

 

，充分反應(yīng)后，經(jīng)過(guò)濾操作得到溶液Y，再經(jīng)濃縮、結(jié)晶等步驟得到綠礬．過(guò)濾所需的玻璃儀器有

 

．
（4）欲測(cè)定溶液Y中Fe²⁺的濃度，需要用容量瓶配制KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液，用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)應(yīng)選用

 

滴定管（填“酸式”或“堿式”）．
（5）溶液Z的pH影響聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．若溶液Z的pH偏小，將導(dǎo)致聚鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

 

（填“偏大”、“偏小”或“無(wú)影響”）．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

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(yīng)，得到濾液X和不溶物（S、二氧化硅等）W；濾液X中進(jìn)入鐵粉生成硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液通過(guò)濃縮蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶得到綠礬；將濾液X通過(guò)調(diào)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）此題為二氧化硫的驗(yàn)證，利用其特殊性質(zhì)漂白性來(lái)分析；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪B接儀器；A中銅和濃硫酸加熱反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（3）利用二價(jià)鐵與三價(jià)鐵之間的相互轉(zhuǎn)化來(lái)分析；利用過(guò)濾裝置分析使用的玻璃儀器；
（4）依據(jù)高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性分析滴定管使用；
（5）根據(jù)聚鐵的化學(xué)式中鐵與氫氧根離子的關(guān)系判斷．

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(yīng)，得到濾液X和不溶物（S、二氧化硅等）W；濾液X中進(jìn)入鐵粉生成硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液通過(guò)濃縮蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶得到綠礬；將濾液X通過(guò)調(diào)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）檢驗(yàn)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(fù)紅色，證明有二氧化硫，
故答案為：將氣體通入品紅溶液，溶液褪色，加熱恢復(fù)原色；
（2）收集二氧化硫應(yīng)先干燥再收集，二氧化硫的密度比空氣大，要從c口進(jìn)氣，最后進(jìn)行尾氣處理，所以按氣流方向連接順序?yàn)閍→d→e→c→b→f；
裝置A中銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）═CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：d；e；c；b；Cu+2H₂SO₄（濃）═CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）因?yàn)樵跓�渣中加入了硫酸和足量氧氣，故溶液Y中含有Fe³⁺，故應(yīng)先加入過(guò)量的鐵粉，然后過(guò)濾，過(guò)濾操作使用的儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：鐵屑；燒杯、玻璃棒、漏斗；
（4）KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液具有強(qiáng)氧化性，腐蝕橡膠管，滴定時(shí)需要選擇酸式滴定管，故答案為：酸式；
（5）聚鐵的化學(xué)式為Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-0.5n，若溶液Z的pH偏小，則聚鐵中生成的氫氧根的含量減少，據(jù)此計(jì)算的鐵的含量減少，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，
故答案為：偏�。�

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)物質(zhì)的制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，明確制備原理及化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作方法為解答關(guān)鍵，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)高鐵不是很熟悉，但是鐵與亞鐵之間的轉(zhuǎn)化還是很容易實(shí)現(xiàn)的，起點(diǎn)高，落點(diǎn)低，是一道質(zhì)量較好的題目．