Question

9．聚合硫酸鐵又稱聚鐵，化學式為[Fe₂（OH）_n（SO₄）³-0.5n]m，廣泛用于污水處理．實驗室利用硫酸廠燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制備聚鐵和綠礬（FeSO₄₇H₂O　）過程如圖1：

（1）驗證固體W焙燒后產生的氣體含有SO₂的方法是將氣體通入品紅溶液，溶液褪色，加熱恢復原色．
（2）實驗室用銅和濃硫酸制備、收集干燥的SO₂，所需儀器如圖2．裝置A產生SO₂，按氣流方向連接各儀器接口，順序為a→d→e→c→b→f，裝置A中發生反應的化學方程式為Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O．
（3）制備綠礬時，向溶液X中加入過量鐵屑，充分反應后，經過濾操作得到溶液Y，再經濃縮、結晶等步驟得到綠礬．
（4）欲測定溶液Y中Fe²⁺的濃度，需要用容量瓶配制KMnO₄標準溶液，用KMnO₄標準溶液滴定時應選用酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管．
（5）溶液Z的pH影響聚鐵中鐵的質量分數，若溶液Z的pH偏小，將導致聚鐵中鐵的質量分數偏小（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

分析 制備聚鐵和綠礬（FeSO₄•7H₂O）流程為：硫酸廠燒渣與硫酸、氧氣反應，得到濾液X和不溶物（S、二氧化硅等）W；濾液X中進入鐵粉生成硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液通過濃縮蒸發、冷卻結晶得到綠礬；將濾液X通過調節pH獲得溶液Z，在70～80℃條件下得到聚鐵聚鐵，最后得到聚鐵，
（1）此題為二氧化硫的驗證，利用其特殊性質漂白性來分析；
（2）根據實驗目的連接儀器；A中銅和濃硫酸加熱反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；
（3）利用二價鐵與三價鐵之間的相互轉化來分析；利用過濾裝置分析使用的玻璃儀器；
（4）依據高錳酸鉀溶液具有強氧化性分析滴定管使用；
（5）根據聚鐵的化學式中鐵與氫氧根離子的關系判斷．

解答 解：制備聚鐵和綠礬（FeSO₄•7H₂O）流程為：硫酸廠燒渣與硫酸、氧氣反應，得到濾液X和不溶物（S、二氧化硅等）W；濾液X中進入鐵粉生成硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液通過濃縮蒸發、冷卻結晶得到綠礬；將濾液X通過調節pH獲得溶液Z，在70～80℃條件下得到聚鐵聚鐵，最后得到聚鐵，
（1）檢驗二氧化硫的一般方法是：將氣體通入品紅溶液中，如果品紅褪色，加熱后又恢復紅色，證明有二氧化硫，
故答案為：將氣體通入品紅溶液，溶液褪色，加熱恢復原色；
（2）收集二氧化硫應先干燥再收集，二氧化硫的密度比空氣大，要從c口進氣，最后進行尾氣處理，所以按氣流方向連接順序為a→d→e→c→b→f；
裝置A中銅與濃硫酸反應的化學方程式為：Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O，
故答案為：d；e；c；b；Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；
（3）因為在燒渣中加入了硫酸和足量氧氣，故溶液Y中含有Fe³⁺，故應先加入過量的鐵粉，故答案為：鐵屑；
（4）KMnO₄標準溶液具有強氧化性，腐蝕橡膠管，滴定時需要選擇酸式滴定管，故答案為：酸式；
（5）聚鐵的化學式為Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-0.5n，若溶液Z的pH偏小，則聚鐵中生成的氫氧根的含量減少，據此計算的鐵的含量減少，鐵的質量分數偏小，
故答案為：偏小．

點評 本題考查了化學物質的制備方案的設計，題目難度中等，明確制備原理及化學實驗操作方法為解答關鍵，對學生來說高鐵不是很熟悉，但是鐵與亞鐵之間的轉化還是很容易實現的，起點高，落點低，是一道質量較好的題目．