Question

16．黃鈉鐵礬[Na_aFe_b（SO₄）_c（OH）_d]具有沉淀顆粒大、沉淀速率快、容易過濾等特點．某研究小組先將某廢水中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入Na₂SO₄使其生成黃鈉鐵礬而除去鐵．為測定黃鈉鐵礬的組成，該小組進行了如下實驗：
①稱取12.125g樣品，加鹽酸完全溶解后，配成250.00mL溶液A．
②量取25.00mL溶液A，加入足量的KI，再用0.2500mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定生成的I₂（反應(yīng)原理為I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆），消耗30.00mL Na₂S₂O₃溶液至終點．
③另取50.00mL溶液A，加入足量BaCl₂溶液充分反應(yīng)后，過濾，將所得沉淀洗滌、干燥后，稱得其質(zhì)量為2.330g．
（1）Na_aFe_b（SO₄）_c（OH）_d中a、b、c、d之間的代數(shù)關(guān)系式為a+3b=2c+d．
（2）通過計算確定黃鈉鐵礬的化學(xué)式（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）由題給信息，黃鈉鐵礬[Na_aFe_b（SO₄）_c（OH）_d]元素化合價代數(shù)和為0來分析；
（2）測定黃鈉鐵礬的原理是，加入碘化鉀和黃鈉鐵礬中鐵離子反應(yīng)生成單質(zhì)碘，碘和硫代硫酸鈉反應(yīng)，通過消耗硫代硫酸鈉的量來計算鐵的量，加入足量氯化鋇和硫酸根離子生成硫酸鋇沉淀，通過硫酸鋇沉淀來計算硫酸根離子的量，根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒計算鈉離子和氫氧根離子的量，根據(jù)各微量物質(zhì)的量之比寫出黃鈉鐵礬的化學(xué)式．

解答 解：（1）由題給信息，將某廢水中Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入Na₂SO₄使其生成黃鈉鐵礬而除去，黃鈉鐵礬[Na_aFe_b（SO₄）_c（OH）_d]中鐵元素化合價為+3價，元素化合價代數(shù)和為0，a+3b-2c-d=0，得到a+3b=2c+d；
故答案為：a+3b=2c+d；
（2）由相關(guān)反應(yīng)知：n（Fe³⁺）=2n（I₂）=n（Na₂S₂O₃）
250 mL溶液A中：
n（Fe³⁺）=n（Na₂S₂O₃）=0.2500 mol•L^-1×30.00 mL×10^-3L•mL^-1×10=7.50×10^-2 mol         
n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$×5=5.00×10^-2mol                           
根據(jù)質(zhì)量守恒有：
n（Na⁺）×23 g•mol^-1+n（OH^-）×17 g•mol^-1
=12.125 g-7.50×10^-2 mol×56 g•mol^-1-5.00×10^-2 mol×96 g•mol^-1
根據(jù)電荷守恒有：
n（Na⁺）+7.50×10^-2 mol×3=5.00×10^-2 mol×2+n（OH^-）
解得：
n（Na⁺）=0.025 mol                                                      
n（OH^-）=0.150 mol                                                     
a：b：c：d=n（Na⁺）：n（Fe³⁺）：n（SO2-4）：n（OH^-）=1：3：2：6
黃鈉鐵礬的化學(xué)式為NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆．
答：黃鈉鐵礬的化學(xué)式為NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆．

點評 本題考查黃鈉鐵礬組成的測定，中等難度，計算時要搞清反應(yīng)原理，充分利用質(zhì)量守恒和電荷守恒計算出鈉離子和氫氧根離子的物質(zhì)的量是解題的關(guān)鍵．要細(xì)心計算，注意從250mL中取出25mL進行滴定和形成沉淀，容易出錯．