Question

直接氧化法制备混凝剂聚合硫酸铁[Fe₂(OH) _n (SO₄) _3－n/2]_m (n>2 , m≤10)的实验流程如下：

已知：盐基度=n(OH^－)/3n(Fe)×100% 。式中n(OH^－)、n(Fe)分别表示PFS中OH^－和Fe³⁺的物质的量。所得产品若要用于饮用水处理，需达到盐基度指标为 8.0%~16.0%。

（1）实验加入硫酸的作用是   。取样分析Fe²⁺浓度，其目的是   。

（2）用pH试纸测定溶液pH的操作方法为   。若溶液的pH偏小，将导致聚合硫酸铁中铁的质量分数   。（填“偏高”、“偏低”、“无影响”）

（3）氧化时控制反应温度为50~60℃的原因是   。

（4）聚合反应的原理为m[Fe₂(OH)_n(SO₄) _3-n/2]  [Fe₂(OH)_n(SO₄) _3-n/2 ] _m，则水解反应的化学方程式为   。

（5）产品盐基度的测定方法：

Ⅰ 称取m g固体试样，置于400 mL聚乙烯烧杯中，加入25 mL盐酸标准溶液，再加20 mL煮沸后冷却的蒸馏水，摇匀，盖上表面皿。

Ⅱ 室温下放置10 min，再加入10 mL氟化钾溶液，摇匀，掩蔽Fe³⁺，形成白色沉淀。

Ⅲ 加入5滴酚酞指示剂，立即用物质的量浓度为c mol·L^－1的氢氧化钠标准液滴定至终点，消耗体积为V ml。

Ⅳ 向聚乙烯烧杯中，加入25 mL盐酸标准溶液，再加20 mL煮沸后冷却的蒸馏水，摇匀，盖上表面皿。然后重复Ⅱ、Ⅲ做空白试验，消耗氢氧化钠标准液的体积为V₀  ml。

①达到滴定终点的现象为   。

②已知试样中Fe³⁺的质量分数为w₁，则该试样的盐基度(w)的计算表达式为   。

 

Answer 1

【答案】

（16分）每空2分

（1）抑制Fe²⁺水解; 确定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量

（2）将小片pH试纸放在点滴板（或表面皿）上，用玻璃棒沾取少量待测液滴在试纸上，迅速与标准比色卡对照; 偏低

（3）温度过低，反应太慢；温度过高， H₂O₂分解加快，导致氧化剂用量增加。

（4）Fe₂(SO₄)₃+ nH₂O Fe₂(OH)_n(SO₄) _3-n/2 + (n/2) H₂SO₄

（5）①加入最后一滴NaOH标准液，烧杯中液体颜色恰好为浅红色，且30s内不变色。

②w=

【解析】

试题分析：（1）Fe²⁺易水解，加入硫酸可以防止水解。取样分析Fe²⁺浓度，是定量分析，其目的是确定氧化Fe²⁺所需H₂O₂的量。

（2）pH试纸的操作方法是将小片pH试纸放在点滴板（或表面皿）上，用玻璃棒沾取少量待测液滴在试纸上，迅速与标准比色卡对照。若溶液的pH偏小，说明Fe²⁺有部分水解了，将导致聚合硫酸铁中铁的质量分数偏低。

（3）温度对化学反应速率有影响，另外H₂O₂会受热分解。故氧化时控制反应温度为50~60℃的原因是温度过低，反应太慢；温度过高， H₂O₂分解加快，导致氧化剂用量增加。

（4））水解的原理是Fe²⁺结合水中的OH^-，方程式为Fe₂(SO₄)₃+ nH₂O Fe₂(OH)_n(SO₄) _3-n/2 + (n/2) H₂SO₄。

（5）①酚酞与碱会变红，故达到滴定终点的现象为加入最后一滴NaOH标准液，烧杯中液体颜色恰好为浅红色，且30s内不变色。

②通过化学式的计算，w=。

考点：盐类的水解 pH试纸的使用 方程式的书写 物质的量的相关计算

点评：本题是一道实验知识的题目，考查学生分析和解决问题的能力，综合性较强，难度大。