Question

16．黄色固体聚合硫酸铁SPFS（组成为Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O）是一种重要的无机高分子絮凝剂，极易溶于水，作为工业和生活污水处理等领域具有重要的应用．

（1）绿矾的化学式是FeSO₄•7H₂O．上述绿矾与NaClO₃溶液反应的离子方程式是6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O．
（2）测定组成：取12.10g上述SPFS溶解于水，配成200mL溶液，分成二等份，向其中一份加入过量的BaCl₂溶液到沉淀完全，经过滤、洗涤、干燥得白色沉淀9.32g．另一份中加入足量的还原剂（不含铁元素），将Fe³⁺转化为Fe²⁺．然后取50.00mL转化后的溶液．用0.100mol•L^-1酸性高锰酸钾溶液滴定产生的Fe²⁺，消耗酸性高锰酸钾溶液30.00mL．
①滴定终点的现象判断是溶液由无色变浅紫红色（或无色），且半分钟不褪色．
②该SPFS的化学式是Fe₃（OH）（SO₄）₄•2H₂O（写出解题过程）．

Answer 1

分析 （1）绿矾为七水硫酸亚铁；氯酸根离子具有氧化性，亚铁离子具有还原性，反应中二价铁离子被氧化生成三价铁离子，次氯酸根离子被还原为氯离子，依据得失电子守恒及原子个数守恒书写方程式；
（2）①高锰酸钾具有强氧化性，把亚铁离子氧化成铁离子，当亚铁离子消耗完，再滴入高锰酸钾，显示高锰酸钾的颜色，溶液由黄色变为紫色，据此解答；
②根据原子守恒和电荷守恒来计算．

解答 解：（1）绿矾为七水硫酸亚铁，化学式：FeSO₄•7H₂O；
二价铁离子与次氯酸根离子在酸性环境下反应，二价铁离子被氧化生成三价铁离子，次氯酸根离子被还原为氯离子，依据得失电子守恒及原子个数守恒，反应的离子方程式为：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
故答案为：FeSO₄•7H₂O； 6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
（2））①亚铁离子显浅绿色，高锰酸钾溶液显紫红色，高锰酸钾具有强氧化性，把亚铁离子氧化成铁离子，当亚铁离子消耗完，再滴入高锰酸钾，显示高锰酸钾的颜色，溶液由浅绿色变为紫红色；
故答案为：溶液由浅绿色变为紫红色，且半分钟不褪色；
②100mL溶液中n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=9.32g÷233g•mol^-1=0.04mol；依据二价铁离子与高锰酸根离子反应方程式可知：
     5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
5                   1
c（Fe²⁺）×50mL   0.100mol/L×30mL
c（Fe²⁺）=5×0.100mol/L×30mL÷50mL=0.3mol/L
100mL溶液中含有n（Fe³⁺）=0.3mol/L×0.1L=0.03mol   
根据Fe_x（OH）_y（SO₄）_z•nH₂O，x：z=0.03mol：0.04mol=3：4，即x=3，z=4，则利用化合价守恒得：3x=y+2z，即3×3=y+2×4，y=1，
即SPFS的化学式可写成是Fe₃（OH）（SO₄）₄•nH₂O，100mL溶液溶质为0.01mol，故0.01mol×（56×3+17+96×4+18n）g•mol^-1×2=12.10g，
解得：n=2，故化学式是Fe₃（OH）（SO₄）₄•2H₂O；
故答案为：Fe₃（OH）（SO₄）₄•2H₂O

点评 本题考查了聚合硫酸铁分子式的确定，明确工艺流程及发生的反应是解题关键，注意原子个数、得失电子数守恒的运用，题目难度中等．