Question

工业上采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、A1₂O₃，不考虑其他杂质)制取FeSO₄·7H₂O，其制备工艺流程如下：

结合所学知识回答：

(1)溶解烧渣选用的酸应为_____(填化学式)，选用的试剂X为_____(填试剂名称)。

(2)加入NaOH控制pH的目的是____________。

(3)从溶液2得到FeSO₄·7H₂O的实验操作主要步骤是________________________。   

(4)为了测定获得的绿矾产品的纯度，进行了如下实验操作：

I.称取2.850g绿矾产品，溶解，用250mL容量瓶配制成待测液；

II.量取25.00mL待测溶液置于锥形瓶中；

III.用硫酸酸化的0.01000mol/LKMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为 20.00mL。

①判断此滴定实验达到终点的方法是____________。

②该滴定反应的离子方程式为___________________。   

③上述样品中FeSO₄·7H₂O的纯度为____________________。

(5)古代炼丹家以绿矾（FeSO₄·7H₂O）为原料，放在炼丹炉中锻烧可制得绿矾油。下图是2.780 g绿矾隔绝空气受热分解时，所得固体产物的质量随温度变化的曲线。将加热产生的所有气体通入足量的BaCl₂溶液，得到白色沉淀1.165 g。则t₁～t₂段发生反应的化学方程式为__________。

Answer

H2SO4 铁粉（Fe) 使Al3+转化为A1(OH)3沉淀，而不使Fe2+沉淀 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、自然干燥 滴加最后一滴KMnO4溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色 MnO4- +5Fe2++8H+==Mn2++5Fe3++4H2O 97.5% 2FcSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑

【解析】(1)制取七水合硫酸亚铁，为不引入杂质，故酸应选择硫酸；试剂X的作用是将铁离子还原为亚铁离子，不引入新杂质，X为铁单质；；

(2)加入NaOH控制溶液pH是为了使Al3+转化为A1(OH)3沉淀，而不使Fe2+沉淀；

(3)将FeSO4溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、自然干燥可得到FeSO4·7H2O；

(4)①根据题中实验步骤可知，滴定实验达到终点时，溶液中的高锰酸钾不完全褪色，溶液呈浅红色，所以判断滴定实验达到终点的现象是滴加最后一滴KMnO4溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色；
②酸性KMnO4被FeSO4还原时生成Mn2+，同时生成铁离子，反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O；
③根据电子得失守恒有关系式MnO4-～5Fe2+，滴定中用去的高锰酸钾的物质的量为0.0100mol/L×0.02L=0.0002mol，所以2.850g绿矾产品中FeSO4•7H2O的物质的量为： ×5×0.0002mol=0.01mol，所以样品中FeSO4•7H2O的质量分数为： ×100%=97.5%；

(5)根据元素守恒，及绿矾油是一种无色粘稠液体，可用于除掉兵器上的铁锈即能与氧化铁反应，可知绿矾油应为浓硫酸；2.78g的FeSO4•7H2O晶体的物质的量 =0.01mol，加热生成FeSO4时的质量为1.52g，再将FeSO4加热产生的所有气体通入足量的BaCl2溶液，得自色沉淀应为硫酸钡1.16g，即0.005mol，则说明产生三氧化硫为0.005mol，其质量为0.4g，得到铁的氧化物为0.8g，结合铁元素为0.01mol可知，该氧化物为Fe2O3，根据质量守恒可知，加热还产生二氧化硫的质量为1.52g-0.8g-0.4g=0.32g，即为0.005mol，所以发生反应的化学方程式为2FeSO4Fe2O3+SO3↑+SO2 ↑。

点睛：明确物质性质及流程图中可能发生的反应、基本操作方法是解本题关键，硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)中加入足量稀硫酸，发生的反应有Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O、Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O，SiO2不溶于稀硫酸，然后过滤，得到的固体1成分为SiO2，滤液1中含有Fe2(SO4)3、H2O、Al2(SO4)3；在滤液1中加入X，然后加入NaOH溶液并调节溶液的pH，得到固体2Al(OH)3 和溶液2，从溶液2中能得到FeSO4•7H2O晶体，说明溶液2中溶质为FeSO4，则X具有还原性，能将Fe3+氧化为Fe2+，且不能引进新的杂质，则X为Fe，加入试剂X发生的离子反应有2 Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑，将溶液2蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到FeSO4•7H2O晶体，据此分析解答。