Question

16．黃色固體聚合硫酸鐵SPFS（組成為Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O）是一種重要的無機高分子絮凝劑，極易溶于水，作為工業和生活污水處理等領域具有重要的應用．

（1）綠礬的化學式是FeSO₄•7H₂O．上述綠礬與NaClO₃溶液反應的離子方程式是6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O．
（2）測定組成：取12.10g上述SPFS溶解于水，配成200mL溶液，分成二等份，向其中一份加入過量的BaCl₂溶液到沉淀完全，經過濾、洗滌、干燥得白色沉淀9.32g．另一份中加入足量的還原劑（不含鐵元素），將Fe³⁺轉化為Fe²⁺．然后取50.00mL轉化后的溶液．用0.100mol•L^-1酸性高錳酸鉀溶液滴定產生的Fe²⁺，消耗酸性高錳酸鉀溶液30.00mL．
①滴定終點的現象判斷是溶液由無色變淺紫紅色（或無色），且半分鐘不褪色．
②該SPFS的化學式是Fe₃（OH）（SO₄）₄•2H₂O（寫出解題過程）．

Answer 1

分析 （1）綠礬為七水硫酸亞鐵；氯酸根離子具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，反應中二價鐵離子被氧化生成三價鐵離子，次氯酸根離子被還原為氯離子，依據得失電子守恒及原子個數守恒書寫方程式；
（2）①高錳酸鉀具有強氧化性，把亞鐵離子氧化成鐵離子，當亞鐵離子消耗完，再滴入高錳酸鉀，顯示高錳酸鉀的顏色，溶液由黃色變為紫色，據此解答；
②根據原子守恒和電荷守恒來計算．

解答 解：（1）綠礬為七水硫酸亞鐵，化學式：FeSO₄•7H₂O；
二價鐵離子與次氯酸根離子在酸性環境下反應，二價鐵離子被氧化生成三價鐵離子，次氯酸根離子被還原為氯離子，依據得失電子守恒及原子個數守恒，反應的離子方程式為：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
故答案為：FeSO₄•7H₂O； 6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
（2））①亞鐵離子顯淺綠色，高錳酸鉀溶液顯紫紅色，高錳酸鉀具有強氧化性，把亞鐵離子氧化成鐵離子，當亞鐵離子消耗完，再滴入高錳酸鉀，顯示高錳酸鉀的顏色，溶液由淺綠色變為紫紅色；
故答案為：溶液由淺綠色變為紫紅色，且半分鐘不褪色；
②100mL溶液中n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=9.32g÷233g•mol^-1=0.04mol；依據二價鐵離子與高錳酸根離子反應方程式可知：
     5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
5                   1
c（Fe²⁺）×50mL   0.100mol/L×30mL
c（Fe²⁺）=5×0.100mol/L×30mL÷50mL=0.3mol/L
100mL溶液中含有n（Fe³⁺）=0.3mol/L×0.1L=0.03mol   
根據Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O，x：z=0.03mol：0.04mol=3：4，即x=3，z=4，則利用化合價守恒得：3x=y+2z，即3×3=y+2×4，y=1，
即SPFS的化學式可寫成是Fe₃（OH）（SO₄）₄•nH₂O，100mL溶液溶質為0.01mol，故0.01mol×（56×3+17+96×4+18n）g•mol^-1×2=12.10g，
解得：n=2，故化學式是Fe₃（OH）（SO₄）₄•2H₂O；
故答案為：Fe₃（OH）（SO₄）₄•2H₂O

點評 本題考查了聚合硫酸鐵分子式的確定，明確工藝流程及發生的反應是解題關鍵，注意原子個數、得失電子數守恒的運用，題目難度中等．