Question

【題目】某科研人員設(shè)計(jì)出將硫酸渣（主要成分Fe2O3，含有少量的SiO2等雜質(zhì)）再利用的流程（如下圖），流程中的濾液經(jīng)過(guò)多次循環(huán)后用來(lái)后續(xù)制備氧化鐵粉末。

（1）為了加快反應(yīng)①的反應(yīng)速率，除了攪拌、適當(dāng)升高溫度、將硫酸渣粉碎外還可采用的措施是____________________________（寫(xiě)出一點(diǎn)即可）。

（2）反應(yīng)②主要作用是“還原”，即將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+。在溫度T1、T2（T1＞T2）下進(jìn)行該反應(yīng)，通過(guò)檢測(cè)相同時(shí)間內(nèi)溶液的pH，繪制pH隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)如下圖所示．得出結(jié)論：該反應(yīng)的溫度不宜過(guò)高。

①已知信息：pH= -lgc(H+)，如0.1mol/L的鹽酸的pH= -lg0.1=1。在上述流程中通入SO2氣體“還原”時(shí)，試用離子方程式和適當(dāng)文字來(lái)解釋pH下降的原因是__________________________；

②相同時(shí)間內(nèi)，T1溫度下，溶液的pH更高的原因是____________________________________。

（3）該流程中循環(huán)使用的物質(zhì)是 _____________。

（4）現(xiàn)有一包固體FeO和Fe2O3，欲要化學(xué)方法確定其中含有氧化亞鐵，應(yīng)選擇的試劑是________。（填選號(hào)字母）

A. 鹽酸、硫氰化鉀溶液 B. 稀硫酸、酸性高錳酸鉀溶液

C. 稀硫酸、硫氰化鉀溶液 D. 稀硝酸、硫氰化鉀溶液

（5）為測(cè)定反應(yīng)①后溶液中Fe3＋的濃度以控制加入SO2的量。實(shí)驗(yàn)步驟為：準(zhǔn)確量取20.00ml的反應(yīng)后溶液，稀釋成100mL溶液，取10.00 mL溶液，加入足量的KI晶體和2～3滴淀粉溶液，用0.50mol/L的Na2S2O3溶液與碘反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)恰好完全進(jìn)行時(shí)，共消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。已知：2Na2S2O3 + I2 ＝ Na2S4O6 + 2NaI，試計(jì)算原溶液中Fe3＋的物質(zhì)的量濃度(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。______________

Answer 1

【答案】 適當(dāng)增大硫酸濃度 SO2+2Fe3++2H2O=SO42- +2Fe2++4H+ ，生成了H+，H+濃度大，酸性強(qiáng)，pH下降 由已知知，T1＞T2，溫度高，氣體溶解度下降，參與反應(yīng)的SO2少，溶液中的H+濃度小，pH高 H2SO4 B 5.00mol/L

【解析】（1）為了加快反應(yīng)①的反應(yīng)速率，除了攪拌、適當(dāng)升高溫度、將硫酸渣粉碎外還可采用的措施是適當(dāng)增大硫酸濃度，正確答案：適當(dāng)增大硫酸濃度。

（2）①氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，F(xiàn)e3+具有氧化性，把二氧化硫氧化硫酸根離子，并生產(chǎn)生硫酸，酸性增強(qiáng)，pH下降，正確答案：SO2+2Fe3++2H2O=SO42- +2Fe2++4H+ ，生成了H+，H+濃度大，酸性強(qiáng)，pH下降。

②由已知可知，T1＞T2，溫度高，氣體溶解度下降，參與反應(yīng)的SO2少，溶液中的H+濃度小，pH高；正確答案： 由已知可知，T1＞T2，溫度高，氣體溶解度下降，參與反應(yīng)的SO2少，溶液中的H+濃度小，pH高。

（3）溶解硫酸渣時(shí)，加入硫酸；反應(yīng)生成的鐵離子把二氧化硫又氧化為硫酸，所以該流程中循環(huán)使用的物質(zhì)是H2SO4 ；正確答案： H2SO4。

（4）固體FeO和Fe2O3的混合物，先加入稀硫酸溶液，反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫酸鐵，再加入酸性高錳酸鉀溶液，溶液褪色，證明溶液中有亞鐵離子，原固體中含有FeO；不能用硝酸來(lái)溶解固體，因?yàn)镕eO能夠被硝酸氧化為鐵離子，影響亞鐵離子的檢驗(yàn)；正確選項(xiàng)B。

（5）根據(jù)反應(yīng)2Na2S2O3 + I2 ＝ Na2S4O6 + 2NaI可以計(jì)算出碘的量：2Na2S2O3 --I2，碘單質(zhì)的量=0.5×20×10-3/2=5×10-3 mol，有根據(jù)反應(yīng)：2Fe3++2I-= I2+ 2Fe2+可知，2Fe3+--I2，F(xiàn)e3+的量為10-2mol，又知10.00 mL溶液含Fe3+的量為10-2mol，則100mL溶液中含有Fe3+的量為10-1mol；則20.00ml溶液中Fe3＋的物質(zhì)的量濃度為10-1/0.02=5mol/L；正確答案：5.00mol/L。