Question

聚合硫酸铁简称聚铁[Fe₂(OH)_n(SO₄)_(3-0.5n)]_m(n>2，m≤10)，是一种高效的无机高分子混凝剂、净水剂。实验室利用硫酸亚铁制取聚合硫酸铁的主要流程如图：

（1）FeSO₄溶液显弱酸性的原因是_____(用离子方程式表示)。

（2）加入浓硫酸调节pH的作用是：①_____；②_____。

（3）写出加入H₂O₂发生反应的离子方程式：_____。

（4）测定聚铁中含铁量的方法为把聚铁溶于过量酸中，先用过量的SnCl₂将Fe³⁺还原成Fe²⁺，再加入HgCl₂溶液除去过量的SnCl₂，然后用标准的K₂Cr₂O₇溶液(先加入几滴试亚铁灵指示剂)滴定溶液中的Fe²⁺。此过程发生的部分反应为：Sn²⁺+2Hg²⁺+8Cl^-=Hg₂Cl₂↓+SnCl₆，Cr₂O₇^2-+14H⁺+6Fe²⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O。

①用HgCl₂除去过量的SnCl₂的目的是_____。

②称取聚铁质量为10.00g配成100.0mL溶液，取出20.00mL，经上述方法处理后，用0.1000mol·L^-1K₂Cr₂O₇标准溶液滴定。达到终点时，消耗K₂Cr₂O₇标准溶液12.80mL。则聚铁中铁元素的质量分数为_____%。

（5）某高效净水剂是由K₂FeO₄得到的，工业上以硫酸铁溶液、次氯酸钾和氢氧化钾为原料制备K₂FeO₄，该反应的化学方程式是_____。

Answer

Fe2++H2OFe(OH)2+2H+ 抑制Fe2+水解 提高H2O2的氧化能力(或促进Fe2+被氧化) 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O 防止滴定过程中由于Sn2+同时还原Cr2O72-而造成较大的实验误差 21.5% Fe2(SO4)3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+3K2SO4+3KCl+5H2O

【解析】

（1）亚铁离子发生水解，破坏水的电离平衡使溶液呈酸性；

（2）根据亚铁离子在溶液中易水解及酸性条件下双氧水的氧化性增强进行分析；

（3）双氧水具有强氧化性，能够将亚铁离子氧化成铁离子，据此写出反应的离子方程式；

（4）①根据Sn2+能够还原而造成较大的实验误差进行判断；

②根据关系式6Fe2+～计算出亚铁离子物质的量，进而计算聚铁中铁的质量分数；

（5）根据氧化还原反应得失电子守恒和原子守恒写出其化学方程式。

（1）溶液中Fe2+离子发生水 Fe2++2H2O2H++Fe(OH)2，破坏水的电离平衡，溶液呈酸性，故答案为：Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+；

（2）亚铁离子在溶液中容易发生水解，加入浓硫酸，增大溶液中氢离子，可以抑制Fe2+水解，下一步需要加入双氧水氧化亚铁离子，双氧水在酸性条件下氧化性增强，加入浓硫酸后可以提高双氧水的氧化能力，故答案为：抑制Fe2+水解；提高H2O2的氧化能力（或促进Fe2+被氧化）；

（3）硫酸亚铁溶液中加入双氧水后，亚铁离子被双氧水氧化成铁离子，反应的离子方程式为：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；

（4）①Sn2+能够被氧化，所以为防止滴定过程中由于Sn2+同时还原而造成较大的实验误差，需要用HgCl2除去过量的SnCl2，故答案为：防止滴定过程中由于Sn2+同时还原而造成较大的实验误差；

② 由可知：

，解得n=0.00768mol，故聚铁中铁的质量分数为：=21.5%；

（5）硫酸铁被氧化成高铁酸钾，铁元素化合价升高3价，次氯酸钾被还原为氯化钾，氯元素化合价降低2价，故反应方程式中硫酸铁与次氯酸钾的系数之比为1:3，根据原子守恒配平其方程式为：Fe2(SO4)3+3KClO+10KOH=2K2FeO4+3K2SO4+3KCl+5H2O。