Question

2．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（堿式硫酸鐵的聚合物）和綠礬（FeSO₄•7H₂O），過(guò)程如圖：

（1）將過(guò)程②中的產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中，溶液會(huì)褪色的是ACD；
A．品紅溶液  B．紫色石蕊溶液    C．酸性KMnO₄溶液    D．溴水
（2）過(guò)程①中，F(xiàn)eS和O₂、H₂SO₄反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S；
（3）過(guò)程③中，需加入的物質(zhì)是Fe（或鐵）；
（4）過(guò)程④中，蒸發(fā)結(jié)晶需要使用酒精燈、三角架、泥三角，還需要的儀器有蒸發(fā)皿、玻璃棒；
（5）過(guò)程⑤調(diào)節(jié)pH可選用下列試劑中的C（填選項(xiàng)序號(hào)）；
A．稀硫酸    B．CaCO₃    C．NaOH溶液
（6）過(guò)程⑥中，將溶液Z加熱到70一80℃，目的是促進(jìn)Fe³⁺的水解；
（7）實(shí)驗(yàn)室為測(cè)量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2.00g樣品；②將樣品溶于足量的鹽酸后，加入過(guò)量的氯化鋇溶液；③過(guò)濾、洗滌、干燥，稱量，得固體質(zhì)量為2.33g．若該聚鐵主要成分為[（Fe（OH）（SO₄）]_n，則該聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%．（假設(shè)雜質(zhì)中不含鐵元素和硫元素）．

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，通過(guò)調(diào)節(jié)pH可以控制氫氧化鐵與硫酸鐵的比例關(guān)系，
（1）過(guò)程②產(chǎn)生的氣體為SO₂，具有還原性和漂白性；
（2）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的種類結(jié)合質(zhì)量守恒書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（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）蒸發(fā)結(jié)晶需要使用酒精燈、三角架、蒸發(fā)皿、玻璃棒等儀器；
（5）過(guò)程⑤調(diào)節(jié)pH應(yīng)使溶液堿性增強(qiáng)，有利于聚鐵的生成；
（6）過(guò)程⑤⑥目的為促進(jìn)的水解，加熱有利于水解的進(jìn)行；
（7）根據(jù)n（Fe³⁺）=n（SO₄^2-）計(jì)算．

解答 解：（1）過(guò)程②產(chǎn)生的氣體為SO₂，具有還原性和漂白性，因具有漂白性而使品紅褪色，因具有還原性而使具有氧化性的酸性KMnO₄溶液、溴水褪色，
故答案為：ACD；
（2）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； 
（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）蒸發(fā)結(jié)晶需要使用酒精燈、三角架、蒸發(fā)皿、玻璃棒等儀器，可能還需要泥三角，
故答案為：蒸發(fā)皿、玻璃棒；                       
（5）過(guò)程⑤調(diào)節(jié)pH應(yīng)使溶液堿性增強(qiáng)，有利于聚鐵的生成，
A．加入硫酸不能使溶液PH增大，故A錯(cuò)誤；
B．加入碳酸鈣生成微溶的硫酸鈣，會(huì)引入新的雜質(zhì)，故B錯(cuò)誤；
C．加入NaOH可使溶液堿性增強(qiáng)，故C正確．
故答案為：C；
（6）過(guò)程⑤⑥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；                      
（7）過(guò)濾、洗滌、干燥，稱量，得固體質(zhì)量為2.33g，應(yīng)為BaSO₄沉淀，
n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，
則n（Fe³⁺）=n（SO₄^2-）=0.01mol，
m（Fe）=0.01mol×56g/mol=0.56g，
ω（Fe）=$\frac{0.56g}{2.0g}$=28%，
故答案為：28%．

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．