Question

20．硫酸鐵（PFS）是一種新型高效的無機高分子絮凝劑，廣泛用于水的處理．用鐵的氧化物為原料來制取聚合硫酸鐵，為控制水解時Fe³⁺的濃度，防止生成氫氧化鐵沉淀，原料中的Fe³⁺必須先還原為Fe²⁺．實驗步驟如下：

（1）用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃儀器除量筒外，還有b．
（a） 容量瓶（b） 燒杯（c） 燒瓶
（2）步驟 II取樣分析溶液中的Fe²⁺、Fe³⁺的含量，目的是bc．
（a） 控制溶液中Fe²⁺與Fe³⁺含量比       （b） 確定下一步還原所需鐵的量
（c） 確定氧化Fe²⁺所需NaClO₃的量      （d） 確保鐵的氧化物酸溶完全
（3）用NaClO₃氧化時反應(yīng)方程式如下：6FeSO₄+NaClO₃+3H₂SO₄→3Fe₂（SO₄）₃+NaCl+3H₂O
若改用HNO₃氧化，則反應(yīng)方程式如下（NOx有毒）：6FeSO₄+2HNO₃+3H₂SO₄→3Fe₂（SO₄）₃+NO↑+4H₂O
已知1mol HNO₃價格0.16元、1mol NaClO₃價格0.45元，評價用HNO₃代替NaClO₃作氧化劑的得弊，利是原料成本低，弊是產(chǎn)生的氣體對大氣有污染．
聚合硫酸鐵溶液中SO₄^2-Fe³⁺物質(zhì)的量之比不是3：2．根據(jù)下列供選擇的試劑和基本操作，測定聚合硫酸鐵產(chǎn)品溶液中SO₄²?與Fe³⁺物質(zhì)的量之比．
（4）測定時所需的試劑ac．
（a） NaOH       （b） FeSO₄       （c） BaCl₂   （d）aClO₃
（5）需要測定Fe₂O₃和BaSO₄的質(zhì)量（填寫化合物的化學(xué)式）．
（6）選出測定過程中所需的基本操作bed（按操作先后順序列出）．
（a） 萃取、分液  （b） 過濾、洗滌 （c） 蒸發(fā)、結(jié)晶（d） 冷卻、稱量 （e）烘干或灼燒．

Answer 1

分析 鐵的氧化物溶解于硫酸中取樣分析溶液中的Fe²⁺、Fe³⁺的含量，因為控制水解時Fe³⁺的濃度，防止生成氫氧化鐵沉淀，原料中的Fe³⁺先被還原為Fe²⁺；所以確定下一步還原所需鐵的量，再被氧化為Fe³⁺；需要確定氧化Fe²⁺所需NaClO₃的量，通過氧化、水解、聚合得到產(chǎn)品，
（1）根據(jù)配制一定量分?jǐn)?shù)溶液的步驟：計算、稱量、溶解，確定所用的儀器；
（2）為控制水解時Fe³⁺的濃度，防止生成氫氧化鐵沉淀，原料中的Fe³⁺必須先還原為Fe²⁺，然后Fe²⁺再被氧化Fe³⁺；
（3）從環(huán)保和成本方面考慮；
（4）根據(jù)將SO₄²?與Fe³⁺都采用沉淀法加以測定；
（5）根據(jù)測定Fe₂O₃來測定Fe³⁺的物質(zhì)的量，根據(jù)測定 BaSO₄的質(zhì)量來測定SO₄²?的物質(zhì)的量考慮；
（6）根據(jù)測定沉淀的質(zhì)量分析基本步驟，從溶液中獲得沉淀，要先過濾、洗滌，烘干，冷卻再稱量沉淀質(zhì)量，根據(jù)沉淀質(zhì)量再進(jìn)行計算即可．

解答 解：（1）配制一定量質(zhì)量分?jǐn)?shù)硫酸溶液需要的儀器有：膠頭滴管、量筒、玻璃棒、燒杯，故選b，故答案為：b；
（2）因為控制水解時Fe³⁺的濃度，防止生成氫氧化鐵沉淀，原料中的Fe³⁺必須先還原為Fe²⁺，所以確定下一步還原所需鐵的量，然后Fe²⁺再被氧化Fe³⁺，需要確定氧化Fe²⁺所需NaClO₃的量．
故答案為：bc；
（3）從環(huán)保和成本方面考慮，利是原料成本較低，弊是產(chǎn)生氣體對大氣有污染；
故答案為：原料成本低，產(chǎn)生的氣體對大氣有污染；
（4）因SO₄²?與Fe³⁺都采用沉淀法加以測定，測定硫酸根離子需要氯化鋇，測定鐵離子需要氫氧化鈉，故答案為：ac；
（5）根據(jù)測定BaSO₄的質(zhì)量來測定SO₄²?的物質(zhì)的量，根據(jù)氧化鐵的質(zhì)量結(jié)合元素守恒計算鐵離子的物質(zhì)的量，所以需要測定物質(zhì)質(zhì)量的物質(zhì)為：Fe₂O₃、BaSO₄，
故答案為：Fe₂O₃、BaSO₄；
（6）測定聚合硫酸鐵溶液中SO₄^2-與Fe³⁺物質(zhì)的量的原理：先后加入氯化鋇、氫氧化鈉并過濾，得到的沉淀先后洗滌，然后進(jìn)行烘干或是灼燒，冷卻，最后稱量得到的固體的量即可，所以順序是：bed，
故答案為：bed．

點評 本題以鐵及其化合物為載體，以流程圖形式考查了氧化還原反應(yīng)知識、元素化合物的知識，注意溶液配制方法和步驟，測定物質(zhì)含量的實驗剛才分析判斷，題目難度中等．