Question

直接氧化法制備混凝劑聚合硫酸鐵[Fe₂(OH) _n (SO₄) _3－n/2]_m (n>2 , m≤10)的實驗流程如下：

已知：鹽基度=n(OH^－)/3n(Fe)×100% 。式中n(OH^－)、n(Fe)分別表示PFS中OH^－和Fe³⁺的物質(zhì)的量。所得產(chǎn)品若要用于飲用水處理，需達到鹽基度指標為 8.0%~16.0%。

（1）實驗加入硫酸的作用是   。取樣分析Fe²⁺濃度，其目的是   。

（2）用pH試紙測定溶液pH的操作方法為   。若溶液的pH偏小，將導(dǎo)致聚合硫酸鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)   。（填“偏高”、“偏低”、“無影響”）

（3）氧化時控制反應(yīng)溫度為50~60℃的原因是   。

（4）聚合反應(yīng)的原理為m[Fe₂(OH)_n(SO₄) _3-n/2]  [Fe₂(OH)_n(SO₄) _3-n/2 ] _m，則水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為   。

（5）產(chǎn)品鹽基度的測定方法：

Ⅰ 稱取m g固體試樣，置于400 mL聚乙烯燒杯中，加入25 mL鹽酸標準溶液，再加20 mL煮沸后冷卻的蒸餾水，搖勻，蓋上表面皿。

Ⅱ 室溫下放置10 min，再加入10 mL氟化鉀溶液，搖勻，掩蔽Fe³⁺，形成白色沉淀。

Ⅲ 加入5滴酚酞指示劑，立即用物質(zhì)的量濃度為c mol·L^－1的氫氧化鈉標準液滴定至終點，消耗體積為V ml。

Ⅳ 向聚乙烯燒杯中，加入25 mL鹽酸標準溶液，再加20 mL煮沸后冷卻的蒸餾水，搖勻，蓋上表面皿。然后重復(fù)Ⅱ、Ⅲ做空白試驗，消耗氫氧化鈉標準液的體積為V₀  ml。

①達到滴定終點的現(xiàn)象為   。

②已知試樣中Fe³⁺的質(zhì)量分數(shù)為w₁，則該試樣的鹽基度(w)的計算表達式為   。

 

Answer 1

【答案】

（16分）每空2分

（1）抑制Fe²⁺水解; 確定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量

（2）將小片pH試紙放在點滴板（或表面皿）上，用玻璃棒沾取少量待測液滴在試紙上，迅速與標準比色卡對照; 偏低

（3）溫度過低，反應(yīng)太慢；溫度過高， H₂O₂分解加快，導(dǎo)致氧化劑用量增加。

（4）Fe₂(SO₄)₃+ nH₂O Fe₂(OH)_n(SO₄) _3-n/2 + (n/2) H₂SO₄

（5）①加入最后一滴NaOH標準液，燒杯中液體顏色恰好為淺紅色，且30s內(nèi)不變色。

②w=

【解析】

試題分析：（1）Fe²⁺易水解，加入硫酸可以防止水解。取樣分析Fe²⁺濃度，是定量分析，其目的是確定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量。

（2）pH試紙的操作方法是將小片pH試紙放在點滴板（或表面皿）上，用玻璃棒沾取少量待測液滴在試紙上，迅速與標準比色卡對照。若溶液的pH偏小，說明Fe²⁺有部分水解了，將導(dǎo)致聚合硫酸鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)偏低。

（3）溫度對化學(xué)反應(yīng)速率有影響，另外H₂O₂會受熱分解。故氧化時控制反應(yīng)溫度為50~60℃的原因是溫度過低，反應(yīng)太慢；溫度過高， H₂O₂分解加快，導(dǎo)致氧化劑用量增加。

（4））水解的原理是Fe²⁺結(jié)合水中的OH^-，方程式為Fe₂(SO₄)₃+ nH₂O Fe₂(OH)_n(SO₄) _3-n/2 + (n/2) H₂SO₄。

（5）①酚酞與堿會變紅，故達到滴定終點的現(xiàn)象為加入最后一滴NaOH標準液，燒杯中液體顏色恰好為淺紅色，且30s內(nèi)不變色。

②通過化學(xué)式的計算，w=。

考點：鹽類的水解 pH試紙的使用 方程式的書寫 物質(zhì)的量的相關(guān)計算

點評：本題是一道實驗知識的題目，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，綜合性較強，難度大。