Question

【題目】黃色固體聚合硫酸鐵(SPFS)是一種重要的無機(jī)高分子絮凝劑，極易溶于水，作為工業(yè)和生活污水處理等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。SPFS可表示成Fex(OH)y(SO4)z·nH2O。工業(yè)上常用的一種制備流程為：(綠礬化學(xué)式為FeSO4·7H2O)

在SPFS的多個(gè)質(zhì)量指標(biāo)中，鹽基度是重要的質(zhì)量指標(biāo)之一，鹽基度定義為：鹽基度＝n(OH－)/3n( Fe) ×100%。式中n（OH－）、n(Fe)分別表示固體聚合硫酸鐵中OH一和Fe的物質(zhì)的量。試回答下列問題。

（1）在綠礬中加人酸性介質(zhì)的NaClO3目的是__________ 。

（2）SPFS溶于水后并與水反應(yīng)生成__________ 能吸附水中的懸浮物來凈化水。

（3）取15.05g某固體聚合硫酸鐵溶解于水，向其中加人過量的BaCI2溶液到沉淀完全，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得白色沉淀20.97g.向上述濾液中加人NH3H2O，調(diào)節(jié)溶液pH= 6，經(jīng)過濾、洗滌、干燥得Fe2O3固體5.60g。該固體聚合硫酸鐵的鹽基度為_________ 。

（4）計(jì)算出該固體聚合硫酸鐵樣品的化學(xué)式______________(寫出計(jì)算過程)。

Answer 1

【答案】將Fe2+氧化成Fe3+ Fe(OH)3膠體 14.3% Fe7(OH)3(SO4)9·11H2O

【解析】

（1）加入次氯酸鉀、酸性介質(zhì)，氯酸根離子具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，亞鐵離子被氧化；

（2）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“蒸發(fā)”時(shí)用到的儀器有鐵架臺(tái)（帶鐵圈）、酒精燈和蒸發(fā)皿、玻璃棒；

（3）SPFS溶于水后并與水反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體能吸附水中的懸浮物來凈化水；

（4）根據(jù)Fe元素守恒計(jì)算n（Fe3+）=2n（Fe2O3），白色沉淀20.97g為BaSO4，而n（SO42-）=n（BaSO4），再根據(jù)電荷守恒計(jì)算n（OH-），再根據(jù)鹽基度定義式計(jì)算；

（5）由聚合硫酸鐵的質(zhì)量，結(jié)合（4）各離子物質(zhì)的量計(jì)算n（H2O），計(jì)算n（Fe3+）：n（OH-）：n（SO42-）：n（H2O）比例關(guān)系確定化學(xué)式．

(1)在綠礬中加入酸性介質(zhì)的NaClO3目的是：將Fe2+氧化為Fe3+，

故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；

(2)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行“蒸發(fā)”時(shí)用到的儀器有鐵架臺(tái)(帶鐵圈)、酒精燈和蒸發(fā)皿、玻璃棒，

故答案為：蒸發(fā)皿、玻璃棒；

(3)SPFS溶于水后并與水反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體能吸附水中的懸浮物來凈化水，

故答案為：氫氧化鐵膠體；

(4)根據(jù)Fe元素守恒：n(Fe3+)=2n(Fe2O3)=5.6g÷160g/mol×2=0.07mol，

白色沉淀20.97g為BaSO4,n(SO42)=n(BaSO4)=20.97g÷233g/mol=0.09mol，

根據(jù)電荷守恒：n(OH)=3×n(Fe3+)2×n(SO42)=3×0.07mol2×0.09mol=0.03mol，

則鹽基度=0.03mol÷0.07mol÷3×100%=14.3%，

故答案為：14.3%；

(5)n(Fe3+)=0.07mol,m(Fe3+)=0.07mol×56g/mol=3.92g

n(SO42)=0.09mol,m(SO42)=0.09mol×96g/mol=8.64g，

n(OH)=0.03mol,m(OH)=0.03mol×17g/mol=0.51g，

m(H2O)=15.05g3.92g8.64g0.51g=1.98g,則n(H2O)=1.98g×18g/mol=0.11mol

n(Fe3+):n(OH):n(SO42):n(H2O)=0.07:0.03:0.09:0.11=7:3:9:11，

故該固體聚合硫酸鐵樣品的化學(xué)式為：Fe7(OH)3(SO4)911H2O，

故答案為：Fe7(OH)3(SO4)9·11H2O