Question

【題目】黃色固體聚合硫酸鐵(SPFS)是一種重要的無機高分子絮凝劑，極易溶于水，作為工業和生活污水處理等領域具有重要的應用。SPFS可表示成Fex(OH)y(SO4)z·nH2O。工業上常用的一種制備流程為：(綠礬化學式為FeSO4·7H2O)

在SPFS的多個質量指標中，鹽基度是重要的質量指標之一，鹽基度定義為：鹽基度＝n(OH－)/3n( Fe) ×100%。式中n（OH－）、n(Fe)分別表示固體聚合硫酸鐵中OH一和Fe的物質的量。試回答下列問題。

（1）在綠礬中加人酸性介質的NaClO3目的是__________ 。

（2）SPFS溶于水后并與水反應生成__________ 能吸附水中的懸浮物來凈化水。

（3）取15.05g某固體聚合硫酸鐵溶解于水，向其中加人過量的BaCI2溶液到沉淀完全，經過濾、洗滌、干燥得白色沉淀20.97g.向上述濾液中加人NH3H2O，調節溶液pH= 6，經過濾、洗滌、干燥得Fe2O3固體5.60g。該固體聚合硫酸鐵的鹽基度為_________ 。

（4）計算出該固體聚合硫酸鐵樣品的化學式______________(寫出計算過程)。

Answer 1

【答案】將Fe2+氧化成Fe3+ Fe(OH)3膠體 14.3% Fe7(OH)3(SO4)9·11H2O

【解析】

（1）加入次氯酸鉀、酸性介質，氯酸根離子具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，亞鐵離子被氧化；

（2）實驗室進行“蒸發”時用到的儀器有鐵架臺（帶鐵圈）、酒精燈和蒸發皿、玻璃棒；

（3）SPFS溶于水后并與水反應生成氫氧化鐵膠體能吸附水中的懸浮物來凈化水；

（4）根據Fe元素守恒計算n（Fe3+）=2n（Fe2O3），白色沉淀20.97g為BaSO4，而n（SO42-）=n（BaSO4），再根據電荷守恒計算n（OH-），再根據鹽基度定義式計算；

（5）由聚合硫酸鐵的質量，結合（4）各離子物質的量計算n（H2O），計算n（Fe3+）：n（OH-）：n（SO42-）：n（H2O）比例關系確定化學式．

(1)在綠礬中加入酸性介質的NaClO3目的是：將Fe2+氧化為Fe3+，

故答案為：將Fe2+氧化為Fe3+；

(2)實驗室進行“蒸發”時用到的儀器有鐵架臺(帶鐵圈)、酒精燈和蒸發皿、玻璃棒，

故答案為：蒸發皿、玻璃棒；

(3)SPFS溶于水后并與水反應生成氫氧化鐵膠體能吸附水中的懸浮物來凈化水，

故答案為：氫氧化鐵膠體；

(4)根據Fe元素守恒：n(Fe3+)=2n(Fe2O3)=5.6g÷160g/mol×2=0.07mol，

白色沉淀20.97g為BaSO4,n(SO42)=n(BaSO4)=20.97g÷233g/mol=0.09mol，

根據電荷守恒：n(OH)=3×n(Fe3+)2×n(SO42)=3×0.07mol2×0.09mol=0.03mol，

則鹽基度=0.03mol÷0.07mol÷3×100%=14.3%，

故答案為：14.3%；

(5)n(Fe3+)=0.07mol,m(Fe3+)=0.07mol×56g/mol=3.92g

n(SO42)=0.09mol,m(SO42)=0.09mol×96g/mol=8.64g，

n(OH)=0.03mol,m(OH)=0.03mol×17g/mol=0.51g，

m(H2O)=15.05g3.92g8.64g0.51g=1.98g,則n(H2O)=1.98g×18g/mol=0.11mol

n(Fe3+):n(OH):n(SO42):n(H2O)=0.07:0.03:0.09:0.11=7:3:9:11，

故該固體聚合硫酸鐵樣品的化學式為：Fe7(OH)3(SO4)911H2O，

故答案為：Fe7(OH)3(SO4)9·11H2O