Question

聚合硫酸铁（PFS）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于生活用水、工业用水的净化以及工业废水、城市污水、污泥的净化处理等领域．目前采用直接氧化法和催化氧化法两种方式制备．
（1）聚合硫酸铁的化学式为[Fe₂（OH）_n（SO₄）x]_m，其中X的值为

 

（用n表示）．
（2）采用直接氧化法，即以FeSO₄?7H₂O为原料，加入氧化剂和H₂SO₄经过氧化、水解、聚合三步反应完成．
①工业上常用NaClO作氧化剂，写出该氧化过程的离子方程式

 

．
②水解反应中得到一种含有Fe、S、H、O四种元素且相对分子质量为169的产物，则该物质的化学式为

 

．
（3）目前国内多采用催化氧化法，即在NaNO₂催化条件下向FeSO₄、H₂SO₄溶液中通入氧气制备聚合硫酸铁．
①该法生产中对空气污染较大，其原因是

 

．
②经研究表明在NaNO₂催化条件下，溶液中实际起催化作用的物质是NO_x．如图表示的是反应温度对Fe²⁺的氧化速率及催化指数（催化剂的催化效率）的影响，分析温度在60℃以后数据线变化的原因

 

．

（4）某学习小组用KMnO₄测定一种市售亚硝酸钠中NaNO₂的质量分数（不含能与KMnO₄发生反应的还原性杂质），过程如下：取0.5g试样溶于水，加入适量的硫酸，用0.1000mol?L^-1KMnO₄标准溶液滴定，到达终点时消耗KMnO₄标准溶液28.00mL．
已知：2MnO4-+6H++5NO2-=2Mn2++5NO3-+3H2O
①终点现象是

 

．②该试样中NaNO₂的质量分数为

 

．

Answer 1

考点："三废"处理与环境保护,氧化还原反应,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：化学应用

分析：（1）根据化合物中各元素化合价的代数和为0判断；
（2）①次氯酸钠具有强氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，同时自身被还原为氯离子；
②该化合物中含有硫元素和氧元素，二者不能形成亚硫酸根离子，只能形成硫酸根离子，硫酸根离子的相对分子质量是96，铁原子的相对原子质量是56，则相对分子质量为17的是OH，据此判断该物质的化学式；
（3）①酸性条件下，亚硝酸根离子易生成氮氧化物；
②温度越高，气体的溶解度越小，催化剂效率降低；
（4）①高锰酸根离子呈紫色，加入高锰酸钾反应，紫色褪去，当溶液紫色半分钟不褪色说明到达滴定终点；
②根据高锰酸钾和亚硝酸钠之间的关系式计算亚硝酸钠的质量，再结合质量分数公式计算．

解答： 解：（1）该化合物中，铁元素为+3价、硫酸根离子显-2价、（OH）显-1价，根据化合物中各元素化合价的代数和为0得，2×（+3）+（-1）×n+（-2）×x=0，x=3-

n

2

，
故答案为：3-

n

2

；
（2）①次氯酸钠具有强氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，同时自身被还原为氯离子，离子方程式为：ClO^-+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，故答案为：ClO^-+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
②该化合物中含有硫元素和氧元素，二者不能形成亚硫酸根离子，只能形成硫酸根离子，硫酸根离子的相对分子质量是96，铁原子的相对原子质量是56，则相对分子质量为17的是OH，所以其化学式为：Fe（OH）SO₄，
故答案为：Fe（OH）SO₄；
（3）①酸性条件下，亚硝酸根离子易生成氮氧化物，氮氧化物有毒，直接排空会污染空气，
故答案为：NaNO₂在酸性条件下易生成氮氧化物，会污染空气；
②温度过高，催化反应过程中产生的NO、二氧化氮气体的溶解度减小，从反应体系中逸出，导致催化效率降低，则Fe²⁺的氧化速率降低，
故答案为：温度过高，催化反应过程中产生的NO、二氧化氮气体的溶解度减小，从反应体系中逸出，催化效率降低，Fe²⁺的氧化速率降低；
（4）①滴入的高锰酸钾反应，紫色褪去，当溶液呈紫色，且半分钟内不褪色，说明滴定到终点，故答案为：溶液呈紫色，且半分钟内不褪色；
②消耗KMnO₄的物质的量=0.028L×0.1mol/L=0.0028mol，由方程式2MnO₄^-+6H⁺+5NO₂^-=2Mn²⁺+5NO₃^-+3H₂O，可知NaNO₂的物质的量=0.0028mol×

5

2

=0.007mol，故NaNO₂的质量=0.007mol×69g/mol=0.483g，则NaNO₂的质量分数=

0.483g

0.5g

×100%=96.6%，故答案为：96.6%．

点评：本题以废水处理絮凝剂为载体，考查化合价规则、离子方程式、对数据的分析处理能力、氧化还原反应滴定等，综合考查学生分析解决问题能力，需要学生具备扎实的基础，难度中等．