Question

18．利用硫酸厂烧渣（含铁的氧化物和少量FeS及SiO₂）制碱式硫酸铁的流程如下：

（1）SO₂与过量NaOH溶液反应的离子方程式为SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．
（2）滤渣的主要成分为SiO₂（填化学式）．
（3）反应1中加双氧水的目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺．
（4）碱式硫酸铁的化学式为Fex（OH）y（SO₄）z•nH₂O，为确定其组成进行如下实验：
①称取1.6920g 样品溶于足量的稀盐酸中；
②加足量的BaCl₂溶液，过滤、洗涤、干燥、称重，得固体质量为2.3300g；
③向步骤②的滤液中加过量的NaOH溶液，过滤、洗涤、灼烧、称重，得固体质量为0.6400g．
根据以上实验数据计算碱式硫酸铁样品中的n（OH^-）：n（SO₄^2-）（写出计算过程）2：5．

Answer 1

分析 硫酸厂烧渣焙烧时，FeS与氧气反应生成氧化铁与二氧化硫，再用硫酸酸浸，Fe的氧化物与硫酸反应得到盐，二氧化硅不反应，过滤得到滤渣为SiO₂，滤液中加入过氧化氢，将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再结构系列转化得到碱式硫酸铁．
（1）二氧化硫与足量的氢氧化钠反应生成亚硫酸钠与水；
（2）滤渣为不与硫酸反应的二氧化硅；
（3）滤液中加入过氧化氢，将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺；
（4）步骤②中得到2.3300g固体为BaSO₄沉淀，步骤③中得到0.6400g为氧化铁的质量，根据n=$\frac{m}{M}$计算二者物质的量，根据硫酸根守恒、Fe元素守恒可以确定硫酸根、铁离子物质的量，根据电荷守恒有：n（OH^-）+2n（SO₄^2-）=3n（Fe³⁺），可以计算n（OH^-），据此计算解答．

解答 解：硫酸厂烧渣焙烧时，FeS与氧气反应生成氧化铁与二氧化硫，再用硫酸酸浸，Fe的氧化物与硫酸反应得到盐，二氧化硅不反应，过滤得到滤渣为SiO₂，滤液中加热过氧化氢，将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再结构系列转化得到碱式硫酸铁．
（1）二氧化硫与足量的氢氧化钠反应生成亚硫酸钠与水，反应离子方程式为：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，故答案为：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（2）滤渣为不与硫酸反应的二氧化硅，故答案为：SiO₂；
（3）反应1中加双氧水的目的是：将溶液中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；
（4）步骤②中得到2.3300g固体为BaSO₄沉淀，其物质的量为$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，根据硫酸根守恒，则n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=0.01mol，步骤③中得到0.6400g为氧化铁的质量，其物质的量为$\frac{0.64g}{160g/mol}$=0.004mol根据Fe元素守恒，则n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃）=0.008mol，根据电荷守恒有：n（OH^-）+2n（SO₄^2-）=3n（Fe³⁺），故n（OH^-）=3×0.008mol-2×0.01mol=0.004mol，故碱式硫酸铁样品中的n（OH^-）：n（SO₄^2-）=0.004mol：0.01mol=2：5，
故答案为：2：5．

点评 本题考查物质制备方案、物质组成的测定等，（4）中注意利用守恒法计算，侧重考查学生分析计算能力，难度中等．