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    实验室用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾(FeSO4•7H2O)，有关的工艺流程如下：

    （1）将过程②中产生的气体通入下列溶液中，溶液不会褪色的是___________（填编号）；

    A．品红溶液                     B．紫色石蕊溶液

    C．酸性KMnO4溶液              D．溴水

    （2）在①中已知FeS中铁元素生成Fe3+，S元素生成单质硫，FeS、O2、H2SO4反应的方程式是                                                              ；

    （3）在③中，需加入的物质是___________________________；

    （4）在④中，蒸发浓缩需要的硅酸盐仪器除酒精灯外，还有_______________________；

    （5）在⑥中，将溶液Z控制到70～80℃的目的是________________________________；

    （6）为测量聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验（假设杂质中不含铁元素和硫元素）：称取2.700g样品，将样品溶于足量的盐酸后，滴加过量的BaCl2；过滤、洗涤、干燥，称量固体的质量为3.495g。若该聚铁主要成分为[Fe(OH)(SO4)]n，求该聚铁样品中铁元素的质量分数[Mr (BaSO4) =233、Mr (Fe) =56]。（写出计算过程，结果保留4位有效数字）。

     

    【答案】

    （16分）（1）B（2分）

    （2）4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2(SO4)3+ 6H2O +4S（3分，写离子方程式“4FeS+3O2+12H+=4Fe3++6H2O+4S”也得分）

    （3）Fe（或铁粉）（2分）

    （4）蒸发皿（或烧杯，多答石棉网不扣分）、玻璃棒（2分）

    （5）升高温度促进Fe3+的水解（2分），过高温度不利于聚铁的形成（或者完全水解了）（1分）    注：答“温度太低不利于水解，温度过高难于生成聚铁（或意思相近）”也得分

    （6）（4分）设铁元素的质量为xg，根据铁、硫元素守恒可得关系式，则：

    n Fe ～[Fe(OH)(SO4)]n ～ nBaSO4   (1分)

    56n                     233n

    x                      3.495g

    56n/233n=x/3.495g（1分）

    x=0.84g（1分）

    则样品中铁元素的质量分数=0.84/2.700×100%=31.11%（1分）

    【解析】

    试题分析：（1）SiO2的性质稳定，灼烧时不能反应，而S灼烧时易与O2反应生成SO2气体；二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，故A错误；二氧化硫具有酸性氧化物的通性，易溶于水并与水反应生成亚硫酸，其溶液显酸性，能使紫色石蕊溶液变红，但是不能褪色，故B正确；二氧化硫具有还原性，酸性高锰酸钾具有强氧化性，二者易发生氧化还原反应，因此能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故C错误；溴水具有氧化性，能被二氧化硫还原为溴离子，因此SO2能使溴水褪色，故D错误；（2）根据化合价升降情况可治，FeS是还原剂，O2是氧化剂，根据电子得失、电荷、原子守恒原理可得：4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2(SO4)3+ 6H2O +4S或4FeS+3O2+12H+=4Fe3++6H2O+4S；（3）绿矾为七水合硫酸亚铁，由此推断步骤③的目的将Fe3+还原为Fe2+，根据除杂不引入新杂质的原则，应该加入过量的铁屑或铁粉；（4）蒸发浓缩、冷却结晶主要使用的仪器是蒸发皿、烧杯、玻璃棒、酒精灯；（5）铁盐能水解，水解反应是吸热反应，温度过低不利于Fe3+的水解，升高温度可以促进Fe3+的水解，但是温度过高时Fe3+能彻底水解变为沉淀，胶体也会聚沉为沉淀，因此采用70～80℃的条件；（6）设铁元素的质量为xg，根据铁、硫元素守恒可得关系式，则：

    n Fe ～[Fe(OH)(SO4)]n ～ nBaSO4

    56n                     233n

    x                      3.495g

    根据式量之比等于质量之比，则56n/233n=x/3.495g，解得：x=0.84g，所以样品中铁元素的质量分数=0.84/2.700×100%=31.11%。

    考点：考查物质制备的工艺流程大题，涉及二氧化硫气体的主要性质、氧化还原反应方程式的配平、混合物的分离与提纯、化学实验基本操作、盐类的水解、胶体的主要性质、物质组成的测定和计算。

     

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    相关习题

    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2010?山东）聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe2（OH）n（SO4）3-0.5n]m，广泛用于污水处理．实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）制备聚铁和绿矾（FeSO4?7H2O ）过程如下：

    （1）验证固体W焙烧后产生的气体含有SO2 的方法是
    将气体通入品红溶液中，如果品红褪色，加热后又恢复红色．证明有该气体．
    将气体通入品红溶液中，如果品红褪色，加热后又恢复红色．证明有该气体．
    ．
    （2）实验室制备、收集干燥的SO2，所需仪器如下．装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→
    d
    d
    →
    e
    e
    →
    c
    c
    →
    b
    b
    →f装置D的作用是
    安全瓶，防止倒吸
    安全瓶，防止倒吸
    ，装置E中NaOH溶液的作用是
    尾气处理，防止污染
    尾气处理，防止污染
    ．


    （3）制备绿矾时，向溶液X中加入过量
    铁粉
    铁粉
    ，充分反应后，经
    过滤
    过滤
    操作得到溶液Y，再经浓缩，结晶等步骤得到绿矾．
    （4）溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数，用pH试纸测定溶液pH的操作方法为
    将试纸放到表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取少许待测液，滴在试纸的中央．然后与标准比色卡对比．
    将试纸放到表面皿上，用洁净的玻璃棒蘸取少许待测液，滴在试纸的中央．然后与标准比色卡对比．
    ．若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏
    偏低
    偏低
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2012?长春三模）硫酸厂用煅烧黄铁矿（FeS2）来制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分是Fe2O3及少量FeS、SiO2）制备绿矾．
    （1）SO2和O2反应制取SO3的反应原理为：2SO2+O2
    催化剂
    △
    2SO3，在一密闭容器中一定时间内达到平衡．
    ①该反应的平衡常数表达式为：
    K=
    c2(SO3)
    c(O2)?c2(SO2)
    K=
    c2(SO3)
    c(O2)?c2(SO2)
    ．
    ②该反应达到平衡状态的标志是
    BD
    BD
    ．
    A．v（SO2）=v（SO3）          B．混合物的平均相对分子质量不变
    C．混合气体质量不变            D．各组分的体积分数不变
    （2）某科研单位利用原电池原理，用SO2和O2来制备硫酸，装置如图，电极为多孔的材料，能吸附气体，同时也能使气体与电解质溶液充分接触．
    ①B电极的电极反应式为
    SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+
    SO2-2e-+2H2O═SO42-+4H+
    ；
    ②溶液中H+的移动方向由
    B
    B
    极到
    A
    A
    极；
    电池总反应式为
    2SO2+O2+2H2O═2H2SO4
    2SO2+O2+2H2O═2H2SO4
    ．
    （3）利用烧渣制绿矾的过程如下：

    测定绿矾产品中含量的实验步骤：
    a．称取5.7g产品，溶解，配成250mL溶液
    b．量取25mL待测液于锥形瓶中
    c．用硫酸酸化的0.01mol/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积40mL
    根据上述步骤回答下列问题：
    ①滴定时发生反应的离子方程式为（完成并配平离子反应方程式）．
    5
    5
    Fe2++
    1
    1
    Mn
    O
    -
    4
    +
    8
    8
    H+
    H+
    --
    5
    5
    Fe3++
    1
    1
    Mn2++
    4
    4
    H2O
    H2O

    ②用硫酸酸化的KMnO4滴定终点的标志是
    滴定最后一滴酸性KMnO4时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色
    滴定最后一滴酸性KMnO4时溶液呈淡紫色，半分钟内不褪色
    ．
    ③计算上述产品中FeSO4?7H2O的质量分数为
    0.975或97.5%
    0.975或97.5%
    ．

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）制备聚铁（碱式硫酸铁的聚合物）和绿矾（FeSO4?7H2O），过程如下：

    （1）将过程②中的产生的气体通入下列溶液中，溶液会褪色的是
    ACD
    ACD
    ；
    A．品红溶液     B．紫色石蕊溶液     C．酸性KMnO4溶液     D．溴水
    （2）过程①中，FeS和O2、H2SO4反应的化学方程式为：
    4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2（SO4）3+6H2O+4S
    4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2（SO4）3+6H2O+4S
    ；
    （3）过程③中，需加入的物质是
    Fe
    Fe
    ；
    （4）过程④中，蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架，还需要的仪器有
    蒸发皿、玻璃棒
    蒸发皿、玻璃棒
    ；
    （5）过程⑤调节pH可选用下列试剂中的
    C
    C
    （填选项序号）；
    A．稀硫酸         B．CaCO3       C．NaOH溶液
    （6）过程⑥中，将溶液Z加热到70-80℃，目的是
    促进Fe3+的水解
    促进Fe3+的水解
    ；
    （7）实验室为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数，进行下列实验．
    ①用分析天平称取2.700g样品；
    ②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；
    ③过滤、洗涤、干燥，称量，得固体质量为3.495g．若该聚铁主要成分为[（Fe（OH）（SO4）]n；
    则该聚铁样品中铁元素的质量分数为
    31.1%
    31.1%
    ．（假设杂质中不含铁元素和硫元素）

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    科目：高中化学 来源： 题型：

    （2012?潍坊一模）绿矾（FeSO4?7H2O）是治疗缺铁性盆血药品的重要成分．实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为Fe2O3及少量FeS、SiO2等）制备绿矾的过程如下：

    （1）固体W焙烧时产生某有毒气体，需以碱液吸收处理之，下列装置A～D中可选用
    AD
    AD
    （填字母）；若选用E装置，则烧杯中的下层液体可以是
    四氯化碳
    四氯化碳
    （填名称）．

    （2）实验过程中多次使用过滤操作．过滤操作中用到的玻璃仪器有
    漏斗、烧杯、玻璃棒
    漏斗、烧杯、玻璃棒
    ．
    （3）写出溶液X中加铁屑发生反应的离子方程式
    2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑
    2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+2H+=Fe2++H2↑
    ．
    （4）测定绿矾产品中Fe2+含量的实验步骤：
    a．称取5.7g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
    b．量取25mL待测溶液于锥形瓶中；
    c．用硫酸酸化的0.01mol?L-1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积为40mL（滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe2++MnO
     
    -
    4
    +8H+═5Fe3++Mn2++4H2O）
    ①计算上述产品中FeSO4?7H2O的质量分数为
    97.5%
    97.5%
    ．
    ②若用上述方法测定的产品中FeSO4?7H2O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有（只回答一条即可）
    产品中存在少量的杂质或产品部分被氧化
    产品中存在少量的杂质或产品部分被氧化
    ．

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