Question

18．利用硫酸廠燒渣（含鐵的氧化物和少量FeS及SiO₂）制堿式硫酸鐵的流程如下：

（1）SO₂與過量NaOH溶液反應的離子方程式為SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．
（2）濾渣的主要成分為SiO₂（填化學式）．
（3）反應1中加雙氧水的目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．
（4）堿式硫酸鐵的化學式為Fex（OH）y（SO₄）z•nH₂O，為確定其組成進行如下實驗：
①稱取1.6920g 樣品溶于足量的稀鹽酸中；
②加足量的BaCl₂溶液，過濾、洗滌、干燥、稱重，得固體質量為2.3300g；
③向步驟②的濾液中加過量的NaOH溶液，過濾、洗滌、灼燒、稱重，得固體質量為0.6400g．
根據(jù)以上實驗數(shù)據(jù)計算堿式硫酸鐵樣品中的n（OH^-）：n（SO₄^2-）（寫出計算過程）2：5．

Answer 1

分析 硫酸廠燒渣焙燒時，F(xiàn)eS與氧氣反應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得到鹽，二氧化硅不反應，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⁺，再結構系列轉化得到堿式硫酸鐵．
（1）二氧化硫與足量的氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉與水；
（2）濾渣為不與硫酸反應的二氧化硅；
（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為氧化鐵的質量，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算二者物質的量，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．

解答 解：硫酸廠燒渣焙燒時，F(xiàn)eS與氧氣反應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得到鹽，二氧化硅不反應，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⁺，再結構系列轉化得到堿式硫酸鐵．
（1）二氧化硫與足量的氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉與水，反應離子方程式為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，故答案為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（2）濾渣為不與硫酸反應的二氧化硅，故答案為：SiO₂；
（3）反應1中加雙氧水的目的是：將溶液中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；
（4）步驟②中得到2.3300g固體為BaSO₄沉淀，其物質的量為$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，根據(jù)硫酸根守恒，則n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.01mol，步驟③中得到0.6400g為氧化鐵的質量，其物質的量為$\frac{0.64g}{160g/mol}$=0.004mol根據(jù)Fe元素守恒，則n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃）=0.008mol，根據(jù)電荷守恒有：n（OH^-）+2n（SO₄^2-）=3n（Fe³⁺），故n（OH^-）=3×0.008mol-2×0.01mol=0.004mol，故堿式硫酸鐵樣品中的n（OH^-）：n（SO₄^2-）=0.004mol：0.01mol=2：5，
故答案為：2：5．

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