Question

化工生產中常利用硫酸廠煅燒黃鐵礦石的燒渣(主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等)來制備聚鐵(堿式硫酸鐵的聚合物)和綠礬(FeSO₄·7H₂O)，流程如     下：
 
(1)將過程②中產生的氣體通入下列溶液中，溶液會褪色的是________(填選項序號)。
a．品紅溶液  b．紫色石蕊溶液   c．酸性KMnO₄溶液  d．溴水
(2)過程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反應的離子方程式為______________________
(3)過程③中，需加入的物質是____________；反應的化學方程式為_____________________
用溶液Y制綠礬時，可取少量Y溶液于試管中，向試管內加入少量的________________溶液，觀察溶液是否變為________色，以驗證其中是否含有Fe^3＋。
(4)在實驗室里，完成過程④中的____________(填操作名稱)，需要使用酒精燈、三腳架、坩堝鉗等，還需要的玻璃儀器有___________________________。
(5)過程⑥中，將溶液Z加熱到70～80℃，目的是____________________________________________________。
(6)實驗室為測量所得到的聚鐵樣品中鐵元素的質量分數，進行下列實驗：①用分析天平稱取2.700 g樣品；②將樣品溶于足量的鹽酸后，加入過量的氯化鋇溶液；③過濾、洗滌、干燥、稱量，得固體質量為3.495 g。若該聚鐵的主要成分為[Fe(OH)SO₄]_n，則聚鐵樣品中鐵元素的質量分數為________。(假設雜質中不含鐵元素和硫元素)

Answer 1

(1)acd　(2)4FeS＋3O₂＋12H^＋=4Fe^3＋＋6H₂O＋4S　(3)Fe(或鐵)　Fe₂(SO₄)₃＋Fe=3FeSO₄
硫氰化鉀(或其他合理答案)　紅　(4)蒸發結晶　蒸發皿、玻璃棒　(5)促進Fe^3＋的水解　(6)31.1 %

由題中信息可知，過程①向燒渣中加稀硫酸并同時通入氧氣，鐵的氧化物、硫化亞鐵均會溶解，生成硫酸鐵、單質硫和水，所以溶液X是硫酸鐵溶液，過程②灼燒固體，其中的硫被氧化成二氧化硫。(1)二氧化硫能分別使品紅溶液、酸性KMnO₄溶液和溴水褪色。(2)過程①中，FeS和O₂、H₂SO₄反應的離子方程式為4FeS＋3O₂＋12H^＋=4Fe^3＋＋6H₂O＋4S。(3)由產物綠礬逆推可知過程③是將硫酸鐵轉化為硫酸亞鐵的過程，應加入鐵粉還原硫酸鐵，有關反應的化學方程式為Fe₂(SO₄)₃＋Fe=3FeSO₄。驗證硫酸亞鐵溶液中是否含有Fe^3＋，可用含SCN^－的溶液檢驗，若溶液變為紅色，證明溶液中含有Fe^3＋，若溶液不變色，證明溶液中不含Fe^3＋。(4)由硫酸亞鐵溶液制綠礬，應使用蒸發結晶的方法，需要使用酒精燈、三腳架、蒸發皿、玻璃棒等。(5)過程⑥中，將硫酸鐵溶液加熱到70～80℃，目的是促進Fe^3＋的水解。(6)3.495 g的BaSO₄為0.015 mol，鐵元素的質量為56 g·mol^－1×0.015 mol＝0.840 g，所以該聚鐵樣品中鐵元素的質量分數為（0.840/2.700）×100%＝31.1 %。