Question

聚合硫酸铁（PAFC）简称聚铁，是一种高效的无机高分子混凝剂、净水剂，其化学式为[Fe₂（OH）_n（SO₄）_（3-0.5n）]_m（n＞2，m≤10）．实验室利用硫酸亚铁制取聚铁的主要流程如下：

（1）写出加入H₂O₂发生反应的离子方程式：

 

（2）在上述流程中加入浓硫酸将溶液pH调到0.5～1的作用是①

 

；②

 

．
（3）由FeSO₄生成聚合硫酸铁[Fe₂（OH）_n（SO₄）_（3-0.5n）]_m的化学方程式为

 

．
（4）测定聚铁中含铁量的方法为：把聚铁溶于过量酸中，先用过量SnCl₂将Fe³⁺还原成 Fe²⁺，再加入HgCl₂溶液，然后用标准的K₂Cr₂O₇溶液（先加入几滴试亚铁灵指示剂）滴定溶液中的Fe²⁺．此过程发生的部分反应为：
Sn²⁺+2Hg²⁺+8Cl^-═Hg₂Cl₂↓+SnCl₆^2-，Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
①写出过量的SnCl₂和Fe³⁺反应生成 Fe²⁺和SnCl₆^2-的离子方程式

 

；
②用HgCl₂除去过量的SnCl₂的目的是

 

；
③若称取聚铁质量为10.00g配成100.0mL溶液，取出20.00mL，经上述方法处理后，再用0.1000mol?L^-1 K₂Cr₂O₇标准溶液滴定，达到终点时，消耗标准溶液12.80mL，则聚铁中铁元素的质量分数为

 

%．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,铁盐和亚铁盐的相互转变

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）双氧水具有强氧化性，能够将亚铁离子氧化成铁离子，据此写出反应的离子方程式；
（2）根据亚铁离子在溶液中易水解及酸性条件下双氧水的氧化性增强进行分析；
（3）根据题干信息写出反应物、生成物，然后根据化合价变化及质量守恒定律配平该反应的方程式；
（4）①根据化合价变化相等写出过量的SnCl₂和Fe³⁺反应生成 Fe²⁺和SnCl₆^2-的离子方程式；
②根据Sn²⁺能够还原Cr₂O₇^2-而造成较大的实验误差进行判断；
③根据关系式6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-计算出亚铁离子物质的量，进而计算聚铁中铁的质量分数．

解答： 解：（1）硫酸亚铁溶液中加入双氧水后，亚铁离子被双氧水氧化成铁离子，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）根据制取流程可知，下一步需要加入双氧水氧化亚铁离子，双氧水在酸性条件下氧化性增强，所以加入浓硫酸后可以提高双氧水的氧化能力；亚铁离子在溶液中容易发生水解，加入浓硫酸增大溶液中氢离子，可以抑制Fe²⁺水解，
故答案为：抑制Fe²⁺水解；提高H₂O₂的氧化能力（或促进Fe²⁺被氧化）；
（3）由FeSO₄生成聚合硫酸铁[Fe₂（OH）_n（SO₄）_（3-0.5n）]_m，反应物为：FeSO₄、H₂O₂、H₂SO₄，生成物为：[Fe₂（OH）_n（SO₄）_（3-0.5n）]_m，亚铁离子化合价从+2升高1价变为+3价铁离子，由于产物[Fe₂（OH）_n（SO₄）_（3-0.5n）]_m中含有m个铁离子，则化合价至少升高m价，双氧水中O元素从-1价较低为-2价，化合价降低1价，双氧水中含有2个O原子，至少降低2价，所以化合价变化的最小公倍数为2m，硫酸亚铁的系数为2，双氧水的系数为m，然后根据质量守恒定律配平，配平后的方程式为：2mFeSO₄+mH₂O₂+（1-0.5n）mH₂SO₄=[Fe₂（OH）n（SO₄）_（3-0.5n）]_m+（2-n）mH₂O，
故答案为：2mFeSO₄+mH₂O₂+（1-0.5n）mH₂SO₄=[Fe₂（OH）n（SO₄）_（3-0.5n）]_m+（2-n）mH₂O；
（4）①过量的SnCl₂和Fe³⁺反应生成Fe²⁺和SnCl₆^2-，铁离子化合价从+3变为+2，化合价降低1价；SnCl₂中Sn元素化合价从+2变为SnCl₆^2-中的+4，化合价升高2价，则化合价变化的最小公倍数为2，所以铁离子的系数为2，Sn²⁺的系数为1，配平后的反应方程式为：Sn²⁺+2Fe³⁺+6Cl^-=2Fe²⁺+SnCl₆^2-，
故答案为：Sn²⁺+2Fe³⁺+6Cl^-=2Fe²⁺+SnCl₆^2-；
②Sn²⁺能够被Cr₂O₇^2-氧化，所以为防止滴定过程中由于Sn²⁺同时还原Cr₂O₇^2-而造成较大的实验误差，需要用HgCl₂除去过量的SnCl₂，
故答案为：防止滴定过程中由于Sn²⁺同时还原Cr₂O₇^2-而造成较大的实验误差；
③氧化还原反应中化合价升降相等，亚铁被氧化成铁离子，转移1个电子，Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，转移6个电子，根据电子守恒可得：
      6Fe²⁺～Cr₂O₇^2-，
      6mol  1mol
       n   0.1000mol/L×0.0128L
         
则：n=

6mol×0.1000mol/L×0.0128L

1mol

=0.00768mol，
故聚铁中铁的质量分数为：

0.00768mol× 100mL 20mL ×56g/mol

10.00g

×100%=21.5%，
故答案为：21.5．

点评：本题考查了物质制备实验方案的设计，题目难度中等，涉及了元素质量分数的计算、氧化还原反应的配平等知识，试题综合性较强，充分考查了的学生的分析、理解能力及化学计算能力，是一道质量较高的题目．