Question

化工生产中常利用硫酸厂煅烧黄铁矿石的烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等)来制备聚铁(碱式硫酸铁的聚合物)和绿矾(FeSO₄·7H₂O)，流程如 下：

(1)将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是________(填选项序号)。

a．品红溶液  b．紫色石蕊溶液   c．酸性KMnO₄溶液  d．溴水

(2)过程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反应的离子方程式为______________________

(3)过程③中，需加入的物质是____________；反应的化学方程式为_____________________

用溶液Y制绿矾时，可取少量Y溶液于试管中，向试管内加入少量的________________溶液，观察溶液是否变为________色，以验证其中是否含有Fe^3＋。

(4)在实验室里，完成过程④中的____________(填操作名称)，需要使用酒精灯、三脚架、坩埚钳等，还需要的玻璃仪器有___________________________。

(5)过程⑥中，将溶液Z加热到70～80℃，目的是____________________________________________________。

(6)实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验：①用分析天平称取2.700 g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥、称量，得固体质量为3.495 g。若该聚铁的主要成分为[Fe(OH)SO₄]_n，则聚铁样品中铁元素的质量分数为________。(假设杂质中不含铁元素和硫元素)

Answer

(1)acd (2)4FeS＋3O2＋12H＋=4Fe3＋＋6H2O＋4S (3)Fe(或铁) Fe2(SO4)3＋Fe=3FeSO4

硫氰化钾(或其他合理答案) 红 (4)蒸发结晶 蒸发皿、玻璃棒 (5)促进Fe3＋的水解 (6)31.1 %

【解析】由题中信息可知，过程①向烧渣中加稀硫酸并同时通入氧气，铁的氧化物、硫化亚铁均会溶解，生成硫酸铁、单质硫和水，所以溶液X是硫酸铁溶液，过程②灼烧固体，其中的硫被氧化成二氧化硫。(1)二氧化硫能分别使品红溶液、酸性KMnO4溶液和溴水褪色。(2)过程①中，FeS和O2、H2SO4反应的离子方程式为4FeS＋3O2＋12H＋=4Fe3＋＋6H2O＋4S。(3)由产物绿矾逆推可知过程③是将硫酸铁转化为硫酸亚铁的过程，应加入铁粉还原硫酸铁，有关反应的化学方程式为Fe2(SO4)3＋Fe=3FeSO4。验证硫酸亚铁溶液中是否含有Fe3＋，可用含SCN－的溶液检验，若溶液变为红色，证明溶液中含有Fe3＋，若溶液不变色，证明溶液中不含Fe3＋。(4)由硫酸亚铁溶液制绿矾，应使用蒸发结晶的方法，需要使用酒精灯、三脚架、蒸发皿、玻璃棒等。(5)过程⑥中，将硫酸铁溶液加热到70～80℃，目的是促进Fe3＋的水解。(6)3.495 g的BaSO4为0.015 mol，铁元素的质量为56 g·mol－1×0.015 mol＝0.840 g，所以该聚铁样品中铁元素的质量分数为（0.840/2.700）×100%＝31.1 %。