Question

聚合硫酸铁是水处理中重要的絮凝剂。以黄铁矿的烧渣主要成分为Fe₂O₃、FeO、SiO₂等为原料制取聚合硫酸铁(Fe₂(OH)_x(SO₄)_(3-))的工艺流程如图所示：

(1)“酸浸”时最合适的酸是______    写化学式。

(2)“酸浸”后溶液中主要的金属阳离子有______。

(3)加入KClO₃的目的是______(结合离子方程式说明)。

(4)“过程a”中生成聚合硫酸铁的过程是先水解再聚合，将下列水解反应原理的化学方 程式补充完整。Fe₂(SO₄)₃+______H₂O______Fe₂(OH)_x(SO₄)_(3-)+______。

(5)盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标，通常盐基度越高，絮凝效果越好。已知盐基度B的表达式为B=×100%(n为物质的量。为测出聚合硫酸铁的盐基度，进行如下实验操作：

取聚合硫酸铁样品mg，加入过量盐酸，充分反应，再加入煮沸后冷却的蒸馏水，再加入KF溶液屏蔽Fe³⁺，使Fe³⁺不与OH^-反应，然后以酚酞为指示剂，用c mol/L的标准NaOH溶液进行中和滴定，到终点时消耗NaOH溶液V0mL。

做空白对比实验：取与步骤i等体积等浓度的盐酸，以酚酞为指示剂，用c mol/L的标准NaOH溶液进行中和滴定，到终点时消耗NaOH溶液V mL。

①该聚合硫酸铁样品中，n(OH^-)=______ mol。

②已知该样品中Fe的质量分数为，则盐基度B=______。

Answer

H2SO4 Fe3+、Fe2+ 将Fe2+氧化为Fe3+ ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O x 1 H2SO4 10-3cV0-10-3cV ×100%

【解析】

黄铁矿的烧渣主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等，向烧渣中加入酸浸取，由制备目的可知，加入的酸为稀硫酸，Fe2O3、FeO是金属氧化物，和稀硫酸反应分别得到硫酸铁、硫酸亚铁，SiO2是酸性氧化物，不溶于硫酸，过滤后得到的滤液I中含有硫酸铁、硫酸亚铁和过量的稀硫酸，向滤液I中加入废铁屑，Fe和硫酸铁反应生成硫酸亚铁，过滤后得到的滤液II中含有硫酸亚铁，将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得到绿矾，向绿矾中加入稀硫酸、氯酸钾，发生反应6H++ClO3-+6Fe2+=6Fe3++Cl-+3H2O，然后发生水解、聚合反应Fe2(SO4)3+xH2OFe2(OH)x(SO4)(3-)+H2SO4，以此解答该题。

(1)通过以上分析知，加入的酸为H2SO4；

(2)酸浸后的溶液中含有硫酸铁、硫酸亚铁和过量的稀硫酸，所以含有的阳离子有Fe3+、Fe2+、H+，其中的金属阳离子为Fe3+、Fe2+；

(3)氯酸钾具有强氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子而制取聚合物，所以氯酸钾的作用是将Fe2+氧化为Fe3+，涉及的方程式为6H++ClO3-+6Fe2+=6Fe3++Cl-+3H2O；

(4)根据元素守恒，该反应方程式为Fe2(SO4)3+xH2OFe2(OH)x(SO4)(3-)+H2SO4，故空项分别是x；1；H2SO4；

(5)①n(OH-)=cmol/L×10-3V0L-cmol/L×10-3VL=10-3c(V0-V)mol；

②该样品中Fe的质量分数w，则n(Fe)=mol，盐基度B=×100%=×100%=×100%。