Question

5．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抑制Fe²⁺水解；取樣分析Fe²⁺濃度，其目的是確定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量．
（2）用pH試紙測定溶液pH的操作方法為將小片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，將導(dǎo)致聚合硫酸鐵中鐵的質(zhì)量分數(shù)偏低．（填“偏高”、“偏低”、“無影響”）
（3）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4Fe₂（SO₄）₃+4nH₂O?4Fe₂（OH）_n（SO₄） _3-n/2+2nH₂SO₄．
（4）產(chǎn)品鹽基度的測定方法：
Ⅰ稱取m g固體試樣，置于400mL聚乙烯燒杯中，加入25mL鹽酸標準溶液，再加20mL煮沸后冷卻的蒸餾水，搖勻，蓋上表面皿．
Ⅱ室溫下放置10min，再加入10mL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VmL．
Ⅳ向聚乙烯燒杯中，加入25mL鹽酸標準溶液，再加20mL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V₀mL．
①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$\frac{56（V{\;}_{0}-V）c×10{\;}^{-3}}{3mW{\;}_{1}}$×100%．

Answer 1

分析 直接氧化法制備混凝劑聚合硫酸鐵，將硫酸亞鐵溶解在硫酸中，調(diào)節(jié)PH值，用雙氧水將亞鐵離子氧化成鐵離子，再經(jīng)水解得聚合硫酸鐵，經(jīng)過濃縮、烘干得聚合硫酸鐵，
（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）水解的原理是Fe²⁺結(jié)合水中的OH^-；
（4）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已知：鹽基度=$\frac{n（OH{\;}^{-}）}{3n（Fe）}$×100%．式中n（OH^-）、n（Fe）分別表示PFS中OH^-和Fe³⁺的物質(zhì)的量，通過化學(xué)式計算．

解答 解：（1）Fe²⁺易水解，實驗加入硫酸的作用是防止亞鐵離子水解，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．
故答案為：抑制Fe²⁺水解；確定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量；
（2）依據(jù)pH試紙的操作方法分析：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；
故答案為：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）水解的原理是Fe²⁺結(jié)合水中的OH^-，反應(yīng)的方程式為：4Fe₂（SO₄）₃+4nH₂O?4Fe₂（OH）_n（SO₄） _3-n/2+2nH₂SO₄；
故答案為：4Fe₂（SO₄）₃+4nH₂O?4Fe₂（OH）_n（SO₄） _3-n/2+2nH₂SO₄；
（4）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；
故答案為：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已知：鹽基度=$\frac{n（OH{\;}^{-}）}{3n（Fe）}$×100%，式中n（OH^-）、n（Fe）分別表示PFS中OH^-和Fe³⁺的物質(zhì)的量．通過化學(xué)式的計算，w=$\frac{（{V}_{0}-V）c×10{\;}^{-3}}{3×\frac{mW{\;}_{1}}{56}}$×100%=$\frac{56（V{\;}_{0}-V）c×10{\;}^{-3}}{3mW{\;}_{1}}$×100%；
故答案為：$\frac{56（V{\;}_{0}-V）c×10{\;}^{-3}}{3mW{\;}_{1}}$×100%．

點評 本題考查鹽類的水解、pH試紙的使用、方程式的書寫、物質(zhì)的量的相關(guān)計算，主要是流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．