Question

（15分）聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制备聚铁和绿矾（FeSO₄·7H₂O ）过程如下：

（1）验证固体W焙烧后产生的气体含有SO₂ 的方法是___。

（2）制备绿矾时，向溶液X中加入过量___，充分反应后，经_____操作得到溶液Y，再经浓缩，结晶等步骤得到绿矾。

（3）溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法为____。若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏_____。

（4）古代将绿矾煅烧可制绿矾油（也叫镪水，即硫酸）和红色颜料（Fe₂O₃），请写出有关的化学方程式：

                                                                          。

（5）绿矾还可用以下方法生产红色颜料（Fe₂O₃）,其具体操作流程是：将5560kg绿矾（摩尔质量为278 g/mol）溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入16680 kg 绿矾和560 kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe₂O₃附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料____________________kg。

Answer

（1）将气体通入品红溶液中，如品红褪色，加热后又变红，注明有二氧化硫。

（2）铁粉    过滤

（3）将试纸放到表面皿上,用玻璃棒蘸取溶液,点到试纸的中央,然后根标准比色卡对比  低

（4）2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O、SO3＋H2O=H2SO4

（5）4000

【解析】（1）二氧化硫具有漂泊性可以使品红溶液褪色，但其漂白不是很稳定，加热后又可恢复原来颜色。

（2）溶液X中含有Fe3＋,必须除去,但又不能引入新的杂质,可选用铁粉,过量的铁粉通过过滤除去.

(3)检验溶液的pH值是一定不能先润湿pH试纸，也不能插入到溶液中，正确的方法是将试纸放到表面皿上,用玻璃棒蘸取溶液,点到试纸的中央,然后根标准比色卡对比。若溶液Z的pH偏小，说明酸性较强，会是的聚铁中氢氧根偏少，硫酸根偏多，因而铁的质量分数偏低。

（4）依据题意可得该反应属于氧化还原反应，有二氧化硫生成，方程式为

2FeSO4·7H2OFe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋14H2O、SO3＋H2O=H2SO4。

（5）根据方程式可计算需要氢氧化钠的物质的量是40000mol，由原子守恒知硫酸钠的物质的量是20000mol。所以最终生成的硫酸铁中的SO42－来自最后加入的绿矾，最后加入的绿矾是60000mol，生成硫酸铁20000mol。总的铁原子是90000mol，由铁原子守恒知Fe2O3的量是

，质量是4000kg。