Question

10．以硫鐵礦燒渣（主要成分Fe₂O₃，含少量FeS₂、SiO₂）為原料制堿式硫酸鐵的流程如下：

（1）Fe₂O₃與H₂SO₄反應(yīng)的產(chǎn)物能將FeS₂氧化為FeSO₄，檢驗Fe³⁺是否反應(yīng)完全的試劑為KSCN溶液．
（2）濾渣的主要成分為SiO₂（填化學(xué)式）．
（3）加入雙氧水氧化時，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+H₂O₂+4H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（4）堿式硫酸鐵的化學(xué)式為Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O（x、y、z、n為整數(shù)），為確定其組成進(jìn)行如下實驗：
I．稱取3.3840g 樣品溶于足量的稀鹽酸中；
II．加足量的BaCl₂溶液，過濾、洗滌、干燥、稱重，得固體質(zhì)量為4.6600g；
III．向步驟②的濾液中加過量的NaOH溶液，過濾、洗滌、灼燒、稱重，得固體質(zhì)量為1.2800g．
根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)計算：
①堿式硫酸鐵樣品中n（OH^-）：n（SO₄^2-）=2：5．
②堿式硫酸鐵的化學(xué)式為Fe₄（OH）₂（SO₄）₅•6H₂O．

Answer 1

分析 硫酸廠燒渣焙燒時，F(xiàn)eS與氧氣反應(yīng)生成氧化鐵與二氧化硫，再用硫酸酸浸，F(xiàn)e的氧化物與硫酸反應(yīng)得到鹽，二氧化硅不反應(yīng)，過濾得到濾渣為SiO₂，濾液中加入過氧化氫，將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再結(jié)構(gòu)系列轉(zhuǎn)化得到堿式硫酸鐵．
（1）Fe₂O₃與H₂SO₄反應(yīng)的產(chǎn)物能將FeS₂氧化為FeSO₄，檢驗Fe³⁺是否反應(yīng)完全可以利用鐵離子遇到KSCN溶液變化為紅色檢驗；
（2）濾渣為不與硫酸反應(yīng)的二氧化硅；
（3）濾液中加入過氧化氫，將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（4）步驟②中得到2.3300g固體為BaSO₄沉淀，步驟③中得到0.6400g為氧化鐵的質(zhì)量，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算二者物質(zhì)的量，根據(jù)硫酸根守恒、Fe元素守恒可以確定硫酸根、鐵離子物質(zhì)的量，根據(jù)電荷守恒有：n（OH^-）+2n（SO₄^2-）=3n（Fe³⁺），可以計算n（OH^-），據(jù)此計算解答，計算摩爾質(zhì)量得到所含結(jié)晶水的個數(shù)得到化學(xué)式．

解答 解：硫酸廠燒渣焙燒時，F(xiàn)eS與氧氣反應(yīng)生成氧化鐵與二氧化硫，再用硫酸酸浸，F(xiàn)e的氧化物與硫酸反應(yīng)得到鹽，二氧化硅不反應(yīng)，過濾得到濾渣為SiO₂，濾液中加熱過氧化氫，將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再結(jié)構(gòu)系列轉(zhuǎn)化得到堿式硫酸鐵．
（1）Fe₂O₃與H₂SO₄反應(yīng)的產(chǎn)物能將FeS₂氧化為FeSO₄，檢驗Fe³⁺是否反應(yīng)完全可以利用鐵離子遇到KSCN溶液變化為紅色檢驗，
故答案為：KSCN溶液；
（2）濾渣為不與硫酸反應(yīng)的二氧化硅，
故答案為：SiO₂；
（3）反應(yīng)1中加雙氧水的目的是：將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+4H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+4H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（4）步驟②中得到4.6600g固體為BaSO₄沉淀，其物質(zhì)的量為$\frac{4.6600g}{233g/mol}$=0.02mol，根據(jù)硫酸根守恒，則n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.02mol，步驟③中得到1.2800g為氧化鐵的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為$\frac{1.280g}{160g/mol}$=0.008mol，
根據(jù)Fe元素守恒，則n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃）=0.016mol，根據(jù)電荷守恒有：n（OH^-）+2n（SO₄^2-）=3n（Fe³⁺），故n（OH^-）=3×0.016mol-2×0.02mol=0.008mol，故堿式硫酸鐵樣品中的n（OH^-）：n（SO₄^2-）=0.008mol：0.02mol=2：5，x：y：z=0.016mol：0.008mol：0.02mol=4：2：5，結(jié)合化學(xué)式：Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O（x、y、z、n為整數(shù)），得到Fe₄（OH）₂（SO₄）₅•nH₂O，物質(zhì)的量為0.004mol，摩爾質(zhì)量M=$\frac{3.3840g}{0.004mol}$=846g/mol，
n=$\frac{846-738}{18}$=6，化學(xué)式為Fe₄（OH）₂（SO₄）₅•6H₂O，
故答案為：2：5；Fe₄（OH）₂（SO₄）₅•6H₂O．

點評 本題考查物質(zhì)制備方案、物質(zhì)組成的測定等，（4）中注意利用守恒法計算，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力，難度中等．