Question

【題目】實驗室里用硫酸廠燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO2等)來制備綠礬(FeSO4·7H2O)和聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)，其過程如下：

（1）若用濃硫酸配制過程①所需的250mL3.0mol·L-1的稀硫酸，所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和量筒外，還需要_____。

（2）過程②用到多種硅酸鹽質的儀器，除玻璃棒、酒精燈、泥三角外，還有_____(填儀器名稱)，該過程產生的尾氣會對大氣造成污染，可選用下列試劑中的_____吸收。

a.濃硫酸 b.蒸餾水 c.NaOH溶液 d.濃硝酸

（3）過程③中，需要加入的物質名稱是____，檢驗溶液X中金屬陽離子是否完全轉化的試劑為_____(填試劑名稱)。

（4）過程④的操作是將溶液______、_____、過濾、洗滌，即得到FeSO4·7H2O晶體。過程⑥中，將溶液Z加熱到70～80℃，目的是__。

（5）實驗室為測定所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質量分數，進行下列實驗。①用分析天平稱取樣品2.700g；②將樣品溶于足量鹽酸后，加入足量的氯化鋇溶液；③過濾、洗滌、干燥、稱量，得固體質量為3.495g。若該聚鐵主要成分為[Fe(OH)SO4]n，則該聚鐵中鐵元素的質量分數為____。

Answer 1

【答案】250mL容量瓶、膠頭滴管 坩堝 c 鐵 硫氰化鉀溶液 蒸發(濃縮) (冷卻)結晶 促進Fe3+的水解 31.11%

【解析】

燒渣中加入稀硫酸、同時通入氧氣，過濾后，得到固體W中含有S、SiO2，再灼燒后尾氣中含有二氧化硫，溶液X含有硫酸鐵及未反應的硫酸，溶液X中加入Fe粉，反應完畢，過濾得到溶液Y為FeSO4溶液，再經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌等得到綠礬。溶液X調節pH得到溶液Z，加熱促進Fe3+的水解得到聚鐵膠體，再經過膠體聚沉得到聚鐵，以此解答該題。

(1)用濃硫酸配制250 mL 3.0 mol·L-1的稀硫酸，應用250 mL的容量瓶，最后定容時需用膠頭滴管；故答案為：250mL容量瓶、膠頭滴管；

(2)實驗室中灼燒固體可以在坩堝中進行；固體W燃燒生成的污染物是SO2，用堿液吸收；故答案為：坩堝；c；

(3)從流程圖可知，溶液X中的鐵元素以Fe3+存在，綠礬中的鐵元素為Fe2+形式，故應加入鐵粉，將Fe3+還原為Fe2+，檢驗溶液中是否還含有Fe3+的試劑是硫氰化鉀溶液；故答案為：鐵；硫氰化鉀溶液；

(4)將溶液Y蒸發濃縮，得到高濃度的FeSO4溶液，然后經冷卻結晶即可得到FeSO4·7H2O晶體。升高溫度促進Fe3+的水解，若溫度過低，Fe3+水解程度低不利于聚鐵的生成，若溫度太高，Fe3+完全水解則不利于聚鐵的形成；故答案為：蒸發(濃縮)；(冷卻)結晶；促進Fe3+的水解；

(5)③得到的沉淀是BaSO4，n(BaSO4)=3.495g÷233g/mol=0.015mol，根據聚鐵主要成分為[Fe(OH)SO4]n，推出n(Fe3+)=0.015mol，則m(Fe3+)=0.84 g，鐵元素的質量分數：w(Fe)=(0.84 g/2.700 g)×100%=31.11%，故答案為：31.11%。