Question

用硫铁矿（主要含FeS₂、SiO₂等）制备莫尔盐的流程如下：

已知：“还原”时，FeS₂与H₂SO₄不反应，Fe³⁺通过反应Ⅰ、Ⅱ被还原，其中反应Ⅰ如下：

2Fe³⁺+ FeS₂=2S↓+3Fe²⁺

（1）“还原”时，pH不宜过高的原因是____________，写出“还原”时反应Ⅱ的离子方程式：___________。

（2）实验测得“还原”时反应Ⅰ、Ⅱ中被还原的Fe³⁺的物质的量之比为2：7。计算“还原”后溶液Fe²⁺的浓度即可确定后面所加(NH₄)₂SO₄的量（溶液体积变化忽略不计）。

离子	离子浓度（mol·L^－1）
还原前	还原后
SO4^2－	3.2	3.5
Fe^2+	0.15

（3）称取23.52g新制莫尔盐，溶于水配成溶液并分成两等份。一份加入足量的BaCl₂溶液，得到白色沉淀13.98g；另一份用0.2000mol/LK₂Cr₂O₇酸性溶液滴定，当Cr₂O₇^2-恰好完全被还原为Cr³⁺时，消耗溶液的体积为25.00mL。试确定莫尔盐的化学式__________。

Answer

（1）pH过高时铁元素将沉淀导致产率降低FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42－+16H+

（2）3.30 （3）FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O

【解析】

试题分析：硫铁矿（主要含FeS2、SiO2等）在空气中焙烧，得二氧化硫气体和氧化铁、二氧化硅等固体，加硫酸溶解，过滤除去二氧化硅，得硫酸铁溶液，硫酸铁溶液中再加入硫铁矿，FeS2把铁离子还原为Fe2+，同时生成S沉淀，过滤，滤渣含有S、硫铁矿，滤液中主要含有硫酸亚铁的混合溶液，向混合溶液中加入硫酸铵，经过蒸发浓缩降温结晶，过滤，洗涤，干燥可得莫尔盐，

（1）根据上面的分析可以知道，“还原”时，铁离子做氧化剂，如果pH过高时铁元素将沉淀导致产率降低，“还原”时FeS2把铁离子还原为Fe2+，同时生成S沉淀，所以反应Ⅱ的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+，因此，本题正确答案是：pH过高时铁元素将沉淀导致产率降低；FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+；

（2）根据表中数据可以知道，反应后硫酸根的浓度比反应前增加了3.50mol•L-1-3.20mol•L-1=0.3mol•L-1，根据反应FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+可以知道，反应中消耗Fe3+的物质的量为2.1mol，生成的Fe2+物质的量为2.25mol，因为Ⅰ、Ⅱ中被还原的Fe3+的物质的量之比为2：7，Ⅰ中消耗的铁离子的物质的量为0.6mol，根据反应2Fe3++FeS2=2S↓+3Fe2+可以知道，生成Fe2+物质的量为0.9mol，所以反应后溶液中Fe2+物质的量为2.25mol+0.9mol+0.15mol=3.30mol，因此，本题正确答案是：3.30；

（3）称取23.52g新制莫尔盐，溶于水配成溶液并分成两等份，一份加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀硫酸钡的质量为13.98g，其物质的量为13.98g/233g/mol=0.06mol，所以n（SO42-）=0.06mol，

另一份用0.2000mol•L-1K2Cr2O7酸性溶液滴定，当Cr2O72-恰好完全被还原为Cr3+时，消耗溶液的体积为25.00mL，根据题意，

6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O

6 1

n（Fe2+） 0.2000mol•L-1×0.025L，所以n（Fe2+）=0.005 mol×6=0.03mol，根据电荷守恒：n（NH4+）+2n（Fe2+）=2n（SO42-），n（NH4+）=0.06mol，n（H2O）=[（23.52g/2）-0.06mol*96g/mol-0.03mol*56g/mol-0.06mol*18g/mol]/18g/mol=0.18mol，所以n（SO42-）：n（Fe2+）：n（NH4+）：n（H2O）=0 06 mol：0 03 mol：0 06mol：0 18 mol=2：1：2：6，所以莫尔盐的化学式为（NH4）2Fe（SO4）2•6H2O[或（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O]，因此，本题正确答案是：（NH4）2Fe（SO4）2•6H2O[或（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O]．

考点：物质的制备、处理分离、提纯