Question

【题目】聚合硫酸铁(简称PFS，化学式为[Fe(OH)n(SO4)3-n/2]m )是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理，现用一定质量的铁的氧化物(如下图)为原料来制取聚合硫酸铁。实验步骤如下：

(1)实验室用18.4mol/L的浓硫酸配制250mL4.8mol/L的硫酸溶液，所用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒和量筒外，还需的玻璃仪器__________。定容操作中若俯视容量瓶刻度线，所配硫酸溶液浓度将___________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)

(2)步骤Ⅱ取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，目的是_______。

A．确定下一步还原所需铁的量 B．控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比

C．确定氧化Fe2+所需ClO2的量 D．确保铁的氧化物酸溶完全

(3)写出步骤Ⅳ中用ClO2氧化Fe2+时的离子方程式：____________________。（还原产物为Cl-）

(4)为了分析产品聚合硫酸铁溶液中SO42-与Fe3+物质的量之比，有人设计了以下操作：

(I)取25mL聚合硫酸铁溶液，加入足量的BaCl2溶液，产生白色沉淀，白色沉淀经过过滤，洗涤、干燥后，称重，其质量为mg。

(II)另取25mL聚合硫酸铁溶液，加入足量铜粉，充分反应后过滤、洗涤，将滤液和洗液合并配成250mL溶液，取该溶液25.00mL与0.1000 mol/L V mL KMnO4酸性溶液恰好完全反应，MnO4-被还原为Mn2+。

回答下列问题：

① 根据(II)步骤中判断Cu2+、Fe2+、MnO4-、Fe3+氧化性由强到弱的顺序：__________。

② 聚合硫酸铁中SO42-与Fe3+的物质的量之比为____________(用含m、V的代数式表示)。

Answer 1

【答案】(1)250mL容量瓶、胶头滴管；偏高(2)AC

(3)5Fe2++ClO2+4H+＝5Fe3++Cl-+2H2O

(4)①MnO4-＞Fe3+>Cu2+>Fe2+②(m/233)：(V/200)

【解析】

试题分析：（1）实验室用18.4molL-1的浓硫酸配制250mL4.8molL-1的硫酸溶液，用量筒量取浓硫酸，在烧杯中溶解，并用玻璃棒搅拌，移入250mL容量瓶，最后需要用胶头滴管定容；定容操作中若俯视容量瓶刻度线，则容量瓶中溶液体积偏少，因此所配硫酸溶液浓度将偏高；

（2）由于控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+，所以确定下一步还原所需铁的量，然后Fe2+再被氧化Fe3+，需要确定氧化Fe2+所需ClO2的量，答案选AC。

（3）酸性条件下，ClO2将Fe2+氧化为Fe3+，ClO2被还原为Cl-，反应离子方程式为5Fe2++ClO2+4H+＝5Fe3++Cl-+2H2O：

（4）①发生反应：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，5Fe2++MnO4-+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O，氧化剂氧化性强于氧化产物氧化性，氧化性由强到弱的顺序为MnO4-＞Fe3+>Cu2+>Fe2+；

②mg白色沉淀为BaSO4，由硫酸根守恒n（SO42-）＝n（BaSO4）＝m/233＝mol，由原子守恒与电电子转移守恒可得关系式：5Fe3+～5Fe2+～MnO4-，则n（Fe3+）＝5n（MnO4-）＝5×V×10-3L×0.1mol/L×250mL/25mL，n（SO42-）：n（Fe3+）＝m/233mol：5×V×10-3L×0.1mol/L×250mL/25mL＝(m/233)：(V/200)。