Question

【題目】用硫鐵礦（主要含F(xiàn)eS2、SiO2等）制備莫爾鹽的流程如下：

已知：“還原”時，F(xiàn)eS2與H2SO4不反應，F(xiàn)e3+通過反應Ⅰ、Ⅱ被還原，其中反應Ⅰ如下：

2Fe3++ FeS2=2S↓+3Fe2+

（1）“還原”時，pH不宜過高的原因是____________，寫出“還原”時反應Ⅱ的離子方程式：___________。

（2）實驗測得“還原”時反應Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe3+的物質的量之比為2：7。計算“還原”后溶液Fe2+的濃度即可確定后面所加(NH4)2SO4的量（溶液體積變化忽略不計）。

離子	離子濃度（mol·L－1）
	還原前	還原后
SO42－	3.2	3.5
Fe2+	0.15

（3）稱取23.52g新制莫爾鹽，溶于水配成溶液并分成兩等份。一份加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀13.98g；另一份用0.2000mol/LK2Cr2O7酸性溶液滴定，當Cr2O72-恰好完全被還原為Cr3+時，消耗溶液的體積為25.00mL。試確定莫爾鹽的化學式__________。

Answer 1

【答案】（1）pH過高時鐵元素將沉淀導致產率降低FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42－+16H+

（2）3.30 （3）FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O

【解析】

試題分析：硫鐵礦（主要含F(xiàn)eS2、SiO2等）在空氣中焙燒，得二氧化硫氣體和氧化鐵、二氧化硅等固體，加硫酸溶解，過濾除去二氧化硅，得硫酸鐵溶液，硫酸鐵溶液中再加入硫鐵礦，F(xiàn)eS2把鐵離子還原為Fe2+，同時生成S沉淀，過濾，濾渣含有S、硫鐵礦，濾液中主要含有硫酸亞鐵的混合溶液，向混合溶液中加入硫酸銨，經過蒸發(fā)濃縮降溫結晶，過濾，洗滌，干燥可得莫爾鹽，

（1）根據上面的分析可以知道，“還原”時，鐵離子做氧化劑，如果pH過高時鐵元素將沉淀導致產率降低，“還原”時FeS2把鐵離子還原為Fe2+，同時生成S沉淀，所以反應Ⅱ的離子方程式為FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+，因此，本題正確答案是：pH過高時鐵元素將沉淀導致產率降低；FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+；

（2）根據表中數據可以知道，反應后硫酸根的濃度比反應前增加了3.50molL-1-3.20molL-1=0.3molL-1，根據反應FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+可以知道，反應中消耗Fe3+的物質的量為2.1mol，生成的Fe2+物質的量為2.25mol，因為Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe3+的物質的量之比為2：7，Ⅰ中消耗的鐵離子的物質的量為0.6mol，根據反應2Fe3++FeS2=2S↓+3Fe2+可以知道，生成Fe2+物質的量為0.9mol，所以反應后溶液中Fe2+物質的量為2.25mol+0.9mol+0.15mol=3.30mol，因此，本題正確答案是：3.30；

（3）稱取23.52g新制莫爾鹽，溶于水配成溶液并分成兩等份，一份加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀硫酸鋇的質量為13.98g，其物質的量為13.98g/233g/mol=0.06mol，所以n（SO42-）=0.06mol，

另一份用0.2000molL-1K2Cr2O7酸性溶液滴定，當Cr2O72-恰好完全被還原為Cr3+時，消耗溶液的體積為25.00mL，根據題意，

6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O

6 1

n（Fe2+） 0.2000molL-1×0.025L，所以n（Fe2+）=0.005 mol×6=0.03mol，根據電荷守恒：n（NH4+）+2n（Fe2+）=2n（SO42-），n（NH4+）=0.06mol，n（H2O）=[（23.52g/2）-0.06mol*96g/mol-0.03mol*56g/mol-0.06mol*18g/mol]/18g/mol=0.18mol，所以n（SO42-）：n（Fe2+）：n（NH4+）：n（H2O）=0 06 mol：0 03 mol：0 06mol：0 18 mol=2：1：2：6，所以莫爾鹽的化學式為（NH4）2Fe（SO4）26H2O[或（NH4）2SO4FeSO46H2O]，因此，本題正確答案是：（NH4）2Fe（SO4）26H2O[或（NH4）2SO4FeSO46H2O]．