Question

【題目】綠礬(FeSO4·7H2O)是治療缺鐵性貧血藥品的重要成分。下面是以市售鐵（含少量錫、氧化鐵等雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)純凈綠礬的一種方法：

已知：室溫下飽和H2S溶液的pH約為3.9，SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時(shí)溶液的pH為3.0，沉淀完全時(shí)的pH為5.5。

（1）工業(yè)上若用過量稀硝酸溶解鐵屑，則會(huì)產(chǎn)生污染性氣體，其反應(yīng)離子方程式是_____。

（2）操作II中，通入硫化氫至飽和的目的是_________；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是_____。

（3）常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，則Fe3+的水解常數(shù)為_____。

（4）操作IV得到的綠礬晶體用少量冰水洗滌，其目的是：①除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)；②_____。

（5）久置的綠礬(FeSO4·7H2O)被空氣中O2部分氧化，生成Fex(OH)y(SO4)z·wH2O�，F(xiàn)測(cè)定其組成，步驟如下（假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)，且每步反應(yīng)均完全進(jìn)行）：

稱取三等份固體樣品。

第一份樣品經(jīng)足量稀硫酸溶解后，用250mL容量瓶中定容，量取25.00mL待測(cè)溶液于錐形瓶中，用0.03mol/LKMnO4溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液體積為20.00mL（滴定時(shí)反應(yīng)的離子方程式為：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O）。滴定后溶液經(jīng)控制pH沉淀Fe3+、過濾、洗滌、烘干并灼燒，最終得到0.32gFe2O3。(Fe2O3式量160)

第二份樣品經(jīng)足量稀鹽酸溶解后，再加入過量BaCl2溶液，經(jīng)過濾、洗滌、烘干，得9.32gBaSO4沉淀。(BaSO4式量233)

第三份樣品經(jīng)高溫充分灼燒后，共收集到4.05gH2O。試推導(dǎo)該物質(zhì)(Fex(OH)y(SO4)z·wH2O)的化學(xué)式（寫出計(jì)算過程，x、y、z、w為最簡整數(shù)比）______________________________________________________。

Answer 1

【答案】3Fe+8H＋ +2NO3－=3Fe2＋ +2NO+4H2O 沉淀錫離子，防止亞鐵離子被氧化 除去雜質(zhì)離子Sn2＋； 2.5×10-5； 降低洗滌過程中FeSO4·7H2O的損耗 4:1:4:22

【解析】

鐵屑加入稀硫酸生成硫酸亞鐵、硫酸錫，過濾后得到濾液，將濾液加入稀硫酸酸化，并通入硫化氫，可生成SnS沉淀并防止亞鐵離子被氧化，過濾后得到濾液為硫酸亞鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃硫酸、冷卻結(jié)晶、過濾可得到FeSO4·7H2O

（1）工業(yè)上若用過量稀硝酸溶解鐵屑，則會(huì)產(chǎn)生污染性氣體，其反應(yīng)離子方程式是 3Fe+8H＋ +2NO3－=3Fe2＋ +2NO+4H2O 。故答案為：3Fe+8H＋ +2NO3－=3Fe2＋ +2NO+4H2O；

（2）依據(jù)流程關(guān)系圖分析，通入硫化氫制飽和，硫化氫是強(qiáng)還原劑，目的是沉淀錫離子，防止亞鐵離子被氧化；在H2S飽和溶液中，SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時(shí)溶液的pH為3.0，操作Ⅱ加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液PH=2為了除去雜質(zhì)離子Sn2＋；故答案為：沉淀錫離子，防止亞鐵離子被氧化；除去雜質(zhì)離子Sn2＋；

（3） 常溫下，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Fe3＋+3H2O Fe(OH)3+3H＋則Fe3+的水解常數(shù)為

=2.5×10-5；故答案為：2.5×10-5；。

（4）操作IV得到的綠礬晶體用少量冰水洗滌，其目的是：①除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)；②冰水溫度低，物質(zhì)溶解度減小，可以洗去沉淀表面的雜質(zhì)離子，避免綠礬溶解帶來的損失，故答案為：降低洗滌過程中FeSO4·7H2O的損耗；

（5）第一份樣品：n(Fe2+)= =0.03mol，n(Fe3+)= =0.04mol-0.03mol=0.01mol；第二份樣品n(SO42－)= =0.04mol；第三份樣品：n(H2O)= =0.225mol,根據(jù)電荷守恒：n(OH－)=0.01×3+0.03×2-0.04×2=0.01mol,結(jié)晶水為0.225mol-0.01mol× =0.22mol,x:y:z:w=(0.01+0.03):0.01:0.04:0.22=4:1:4:22。

故答案為：4:1:4:22。