Question

【題目】某同學(xué)用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣（主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì)）制取綠礬（FeSO4·7H2O）,設(shè)計(jì)的流程如圖所示。

（1）固體1的主要成分為_________（填化學(xué)式，下同）。試劑X最好選用_________。

（2）下列措施能提高燒渣浸取速率的是_________ （填字母）。

A.將燒渣粉碎 B.將稀硫酸換為98% 的濃硫酸

C.適當(dāng)加快攪拌速率 D.適當(dāng)升高溫度

（3）步驟e的實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮、_______、________、洗滌、干燥。

（4）某小組同學(xué)用酸性KMnO4溶液滴定綠礬樣品的水溶液,來測(cè)定綠礬樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

①該實(shí)驗(yàn)原理用離子方程式可表示為________________。

②取mg該綠礬樣品，用0.1mol/L 的KMnO4溶液進(jìn)行滴定,在此實(shí)驗(yàn)過程中共用去100 mL KMnO4溶液,則該綠礬樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。

Answer 1

【答案】 SiO2 Fe ACD 冷卻結(jié)晶 過濾 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O

【解析】試題分析：本題以用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣制取綠礬為載體，考查流程的分析，外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作和物質(zhì)中所含元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定。燒渣中加入稀硫酸后，發(fā)生的反應(yīng)為：Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O、Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O，SiO2屬于酸性氧化物，SiO2與稀硫酸不反應(yīng)，則固體1中主要成分為SiO2，溶液1中含有Fe2（SO4）3、Al2（SO4）3和略過量的H2SO4；向溶液1中加入足量NaOH溶液，Fe2（SO4）3轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3沉淀，Al2（SO4）3和H2SO4轉(zhuǎn)化為NaAlO2、Na2SO4，則固體2的成分為Fe（OH）3；Fe（OH）3用稀硫酸溶解得到的溶液3為Fe2（SO4）3溶液；溶液3中加入試劑X得到FeSO4溶液，為了不引入新雜質(zhì)，試劑X最好用Fe。

（1）根據(jù)上述分析，固體1的主要成分為SiO2。試劑X最好選用Fe。

（2）A項(xiàng)，將燒渣粉碎，增大接觸面積，能提高燒渣浸取速率；B項(xiàng)，98%的濃硫酸中水分子少，H+的濃度很小，不能提高燒渣浸取速率；C項(xiàng)，適當(dāng)加快攪拌速率，能提高燒渣浸取速率；D項(xiàng)，適當(dāng)升高溫度，能提高燒渣浸取速率；答案選ACD。

（3）步驟e為從FeSO4溶液中獲得FeSO4·7H2O，實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥。

（4）①酸性KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性，Fe2+具有還原性，所以Fe2+被酸性KMnO4溶液氧化成Fe3+，KMnO4被還原成Mn2+，反應(yīng)的離子方程式為：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。

②n（KMnO4）=0.1mol/L0.1L=0.01mol，則n（Fe2+）=5n（KMnO4）=0.05mol，鐵元素的質(zhì)量m=0.05mol56g/mol=2.8g，綠礬樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為100%。