Question

8．實驗室里用硫酸廠燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS SiO₂等）制備聚鐵（堿式硫酸鐵的聚合物）和綠礬（FeSO₄•7H₂O＞，其過程如圖：

（1）過程①中，F(xiàn)eS和0₂、H₂S0₄反應的化學方程式為4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S．
（2）過程②中產(chǎn)生的尾氣會對大氣造成污染，可選用下列試劑中的c吸收．
a．濃H₂SO₄ b．蒸餾水   c．NaOH溶液    d．濃硝酸
（3）過程③中，需要加人的物質(zhì)名稱是Fe（或鐵）．
（4）過程④的實驗操作是蒸發(fā)結(jié)晶
（5）過程⑥中，將溶液Z加熱到70〜80⁰C，目的是促進Fe³⁺的水解．
（6）實驗室為測定所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，進行下列實驗．①用分析天平稱取 樣品2.700g；②將樣品溶于足量鹽酸后，加人足量的氯化鋇溶液；③過濾、洗滌、干燥，稱量，得 固體質(zhì)量為3.495g．若該聚鐵主要成分為[Fe（0H）S0₄]，則該聚鐵中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為31.11%．

Answer 1

分析 燒渣中加入稀硫酸、同時通入氧氣，過濾后，得到固體W中含有S、SiO₂，再灼燒后尾氣中含有二氧化硫，溶液X含有Fe₂（SO₄）₃及未反應的硫酸，溶液X中加入Fe粉，反應完畢，過濾得到溶液Y為FeSO₄溶液，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等得到綠礬．溶液X調(diào)節(jié)pH得到溶液Z，加熱促進Fe³⁺的水解得到聚鐵膠體，再經(jīng)過膠體聚沉得到聚鐵，
（1）過程①FeS和O₂、H₂SO₄反應生成硫酸鐵，水和硫；
（2）尾氣中含有二氧化硫，需要用NaOH溶液吸收；
（3）溶液X中含有Fe³⁺，要制備綠礬，應加入Fe使之還原為Fe²⁺；
（4）過程④是溶液中得到溶質(zhì)晶體可以通過蒸發(fā)結(jié)晶得到；
（5）過程⑥目的為促進的水解，加熱有利于水解的進行；
（6）步驟③中得到3.495g固體為BaSO₄沉淀，根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計算BaSO₄的物質(zhì)的量，根據(jù)硫酸根守恒，可以計算聚鐵中硫酸根的物質(zhì)的量，結(jié)合聚鐵中Fe與硫酸根比例關系計算Fe的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計算鐵元素質(zhì)量，進而計算鐵元素質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：燒渣中加入稀硫酸、同時通入氧氣，過濾后，得到固體W中含有S、SiO₂，再灼燒后尾氣中含有二氧化硫，溶液X含有Fe₂（SO₄）₃及未反應的硫酸，溶液X中加入Fe粉，反應完畢，過濾得到溶液Y為FeSO₄溶液，再經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌等得到綠礬．溶液X調(diào)節(jié)pH得到溶液Z，加熱促進Fe³⁺的水解得到聚鐵膠體，再經(jīng)過膠體聚沉得到聚鐵，
（1）反應物為FeS、O₂和H₂SO₄，生成物有S，根據(jù)質(zhì)量守恒還應有Fe₂（SO₄）₃和H₂O，反應的化學方程式為4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S，
故答案為：4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S；
（2）尾氣中含有二氧化硫，需要用NaOH溶液吸收，故選c；
（3）溶液X中含有Fe³⁺，要制備綠礬，應加入Fe使之還原為Fe²⁺，加入鐵可生成Fe²⁺，并且不引入新的雜質(zhì)，故答案為：Fe（或鐵）；
（4）過程④是溶液中得到溶質(zhì)晶體可以通過蒸發(fā)結(jié)晶得到，故答案為：蒸發(fā)結(jié)晶；
（5）過程⑥目的為促進的水解，加熱有利于水解的進行，促進Fe³⁺的水解，故答案為：促進Fe³⁺的水解；
（6）過濾、洗滌、干燥，稱量，得固體質(zhì)量為3.495g，應為BaSO₄沉淀，
n（BaSO₄）=$\frac{3.495g}{233g/mol}$=0.015mol，
則n（Fe³⁺）=n（SO₄^2-）=0.015mol，
m（Fe）=0.015mol×56g/mol=0.84g，
ω（Fe）=$\frac{0.84g}{2.7g}$×100%=31.11%，
故答案為：31.11%．

點評 本題考查較為綜合，涉及物質(zhì)含量的測定、制備實驗方案的設計等知識，題目難度較大，注意常見化學實驗操作方法．