Question

18．實驗室利用硫酸廠燒渣（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），主要工藝流程如下．

（1）將過程②產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中，溶液會褪色的是ACD．
A．品紅溶液　　　　　B．紫色石蕊試液         C．酸性KMnO₄溶液       D．溴水
（2）過程①中，F(xiàn)eS、O₂和H₂SO₄反應的化學方程式為4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S．
（3）過程③中需加入的物質是Fe（或鐵）．
（4）過程④中，蒸發(fā)結晶時需使用的儀器除酒精燈、三腳架外，還需要蒸發(fā)皿、玻璃棒．
（5）過程⑤調(diào)節(jié)pH可選用下列試劑中的C（填序號）．A．稀硫酸　B．CaCO₃　C．NaOH溶液
（6）過程⑥中，將溶液Z加熱到70～80℃，目的是促進Fe³⁺的水解．
（7）實驗室為測量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質量分數(shù)，進行下列實驗．①用分析天平稱取2.700 0g樣品；②將樣品溶于足量的鹽酸后，加入過量的BaCl₂溶液；③過濾、洗滌、干燥，稱量得固體質量為3.495 0g．若該聚鐵的主要成分為[Fe（OH）（SO₄）]_n，則該聚鐵樣品中鐵元素的質量分數(shù)為31.1%（假設雜質中不含鐵元素和硫元素）．

Answer 1

分析 硫酸廠燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等）聚鐵（堿式硫酸鐵的聚合物）和綠礬（FeSO₄•7H₂O），燒渣在硫酸溶液中通入足量氧氣，反應后過濾得到固體W和溶液X，溶液X加入鐵反應生成硫酸亞鐵，蒸發(fā)濃縮結晶析出得到綠礬，溶液X中加入試劑調(diào)節(jié)溶液PH得到溶液Z加熱制備聚鐵膠體得到聚鐵，（1）過程②產(chǎn)生的氣體為SO₂，具有還原性和漂白性；
（2）根據(jù)反應物和生成物的種類結合質量守恒書寫化學方程式；
（3）溶液X中含有Fe³⁺，要制備綠礬，應加入Fe使之還原為Fe²⁺；
（4）蒸發(fā)結晶需要使用酒精燈、三角架、蒸發(fā)皿、玻璃棒等儀器；
（5）過程⑤調(diào)節(jié)pH應使溶液堿性增強，有利于聚鐵的生成；
（6）過程⑤⑥目的為促進的水解，加熱有利于水解的進行；
（7）根據(jù)n（Fe³⁺）=n（SO₄^2-）計算．

解答 解：（1）過程②產(chǎn)生的氣體為SO₂，具有還原性和漂白性，因具有漂白性而使品紅褪色，因具有還原性而使具有氧化性的酸性KMnO₄溶液、溴水褪色，故答案為：ACD；
（2）反應物為FeS、O₂和H₂SO₄，生成物有S，根據(jù)質量守恒還應有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； 
（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，
故答案為：Fe（或鐵）；
（4）蒸發(fā)結晶需要使用酒精燈、三角架、蒸發(fā)皿、玻璃棒等儀器，可能還需要泥三角，故答案為：蒸發(fā)皿、玻璃棒；                       
（5）過程⑤調(diào)節(jié)pH應使溶液堿性增強，有利于聚鐵的生成，
A．加入硫酸不能使溶液PH增大，故A錯誤；
B．加入碳酸鈣生成微溶的硫酸鈣，會引入新的雜質，故B錯誤；
C．加入NaOH可使溶液堿性增強，生成的聚鐵中不引入新的雜質，故C正確．
故答案為：C；
（6）過程⑤⑥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；                      
（7）過濾、洗滌、干燥，稱量，得固體質量為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）=$\frac{0.84g}{2.7g}$=31.1%，
故答案為：31.1%．

點評 本題考查較為綜合，涉及物質含量的測定、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．