Question

2．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（FeSO₄•7H₂O），過程如下：

（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中，如果品紅褪色，加熱后又恢復紅色，證明有二氧化硫．
（2）實驗室制備、收集干燥的SO₂，所需儀器如下．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．
裝置D的作用是安全瓶，防止倒吸，裝置E中NaOH溶液的作用是吸收多余的二氧化硫，處理尾氣，防止污染．

（3）制備綠礬時，向溶液X中加入過量鐵粉，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．過濾所需的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗．
（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，定容時視線應平視刻度線，直到凹液面最低處和刻度相切．用KMnO₄標準溶液滴定時應選用酸式滴定管（填“酸式”或“堿式”）．
（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）利用實驗儀器的連接，銅和濃硫酸加熱反應生成硫酸銅、二氧化硫和水；安全瓶的使用以及尾氣吸收來分析；
（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）依據配制溶液定容的方法回答，依據高錳酸鉀溶液具有強氧化性分析滴定管使用；
（5）利用pH試紙測定溶液酸堿性的方法來分析．

解答 解：（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中，如果品紅褪色，加熱后又恢復紅色，證明有二氧化硫；
（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各儀器接口，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，因為二氧化硫易于氫氧化鈉反應，故D的作用是安全瓶，防止倒吸；E的作用為吸收多余的二氧化硫，尾氣處理，防止污染，
故答案為：d；e；c；b；Cu+2H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuSO₄+SO₂↑+2H₂O；安全瓶，防止倒吸；吸收多余的二氧化硫，處理尾氣，防止污染；
（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，然后過濾．過濾使用的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：鐵粉；燒杯、玻璃棒、漏斗；
（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，定容時視線應平視刻度，到液體凹液面最低處和刻度相切，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：平視刻度線，凹液面最低處和刻度相切，酸式；
（5）用pH試紙測定方法為：將試紙放在表面皿上，用潔凈的玻璃棒蘸取待測液，點在試紙的中央，然后與標準比色卡對比．氫氧化鐵的含量比硫酸亞鐵高，弱溶液Z的PH偏小，則聚鐵中生成的氫氧根的含量減少，使鐵的含量減少，
故答案為：偏小．

點評 本題借助于實驗考查基礎知識達到了很好的效果．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，是一好題．