Question

2．实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO₄•7H₂O），过程如图：

（1）将过程②中的产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是ACD；
A．品红溶液  B．紫色石蕊溶液    C．酸性KMnO₄溶液    D．溴水
（2）过程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反应的化学方程式为：4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S；
（3）过程③中，需加入的物质是Fe（或铁）；
（4）过程④中，蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、泥三角，还需要的仪器有蒸发皿、玻璃棒；
（5）过程⑤调节pH可选用下列试剂中的C（填选项序号）；
A．稀硫酸    B．CaCO₃    C．NaOH溶液
（6）过程⑥中，将溶液Z加热到70一80℃，目的是促进Fe³⁺的水解；
（7）实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验．①用分析天平称取2.00g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥，称量，得固体质量为2.33g．若该聚铁主要成分为[（Fe（OH）（SO₄）]_n，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为28%．（假设杂质中不含铁元素和硫元素）．

Answer 1

分析 烧渣中加入稀硫酸、同时通入氧气，过滤后，得到固体W中含有S、SiO₂，再灼烧后尾气中含有二氧化硫．溶液X含有Fe₂（SO₄）₃及未反应的硫酸，溶液X中加入Fe粉，反应完毕，过滤得到溶液Y为FeSO₄溶液，再经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等得到绿矾．溶液X调节pH得到溶液Z，加热促进Fe³⁺的水解得到聚铁胶体，再经过胶体聚沉得到聚铁，通过调节pH可以控制氢氧化铁与硫酸铁的比例关系，
（1）过程②产生的气体为SO₂，具有还原性和漂白性；
（2）根据反应物和生成物的种类结合质量守恒书写化学方程式；
（3）溶液X中含有Fe³⁺，要制备绿矾，应加入Fe使之还原为Fe²⁺；
（4）蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、蒸发皿、玻璃棒等仪器；
（5）过程⑤调节pH应使溶液碱性增强，有利于聚铁的生成；
（6）过程⑤⑥目的为促进的水解，加热有利于水解的进行；
（7）根据n（Fe³⁺）=n（SO₄^2-）计算．

解答 解：（1）过程②产生的气体为SO₂，具有还原性和漂白性，因具有漂白性而使品红褪色，因具有还原性而使具有氧化性的酸性KMnO₄溶液、溴水褪色，
故答案为：ACD；
（2）反应物为FeS、O₂和H₂SO₄，生成物有S，根据质量守恒还应有Fe₂（SO₄）₃和H₂O，
反应的化学方程式为4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S，
故答案为：4FeS+3O₂+6H₂SO₄=2Fe₂（SO₄）₃+6H₂O+4S； 
（3）溶液X中含有Fe³⁺，要制备绿矾，应加入Fe使之还原为Fe²⁺，加入铁可生成Fe²⁺，并且不引入新的杂质，
故答案为：Fe（或铁）；
（4）蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、蒸发皿、玻璃棒等仪器，可能还需要泥三角，
故答案为：蒸发皿、玻璃棒；                       
（5）过程⑤调节pH应使溶液碱性增强，有利于聚铁的生成，
A．加入硫酸不能使溶液PH增大，故A错误；
B．加入碳酸钙生成微溶的硫酸钙，会引入新的杂质，故B错误；
C．加入NaOH可使溶液碱性增强，故C正确．
故答案为：C；
（6）过程⑤⑥目的为促进的水解，加热有利于水解的进行，促进Fe³⁺的水解，
故答案为：促进Fe³⁺的水解；                      
（7）过滤、洗涤、干燥，称量，得固体质量为2.33g，应为BaSO₄沉淀，
n（BaSO₄）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，
则n（Fe³⁺）=n（SO₄^2-）=0.01mol，
m（Fe）=0.01mol×56g/mol=0.56g，
ω（Fe）=$\frac{0.56g}{2.0g}$=28%，
故答案为：28%．

点评 本题考查较为综合，涉及物质含量的测定、制备实验方案的设计等知识，题目难度较大，注意常见化学实验操作方法．