Question

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Fe_x（OH）_y（SO₄）_z?nH₂O．工業上常用的一種制備流程為：


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^-和Fe的物質的量．試回答下列問題．
（1）寫出在酸性介質中用NaClO₃氧化FeSO₄?7H₂O的離子方程式．
（2）取7.51g某固體聚合硫酸鐵溶解于水，向其中加入過量的BaCl₂溶液到沉淀完全，經過濾、洗滌、干燥得白色沉淀10.48g，向上述濾液中加入NH₃?H₂O，調節溶液pH=6，經過濾、洗滌、干燥得Fe₂O₃固體2.80g．試計算該固體聚合硫酸鐵的鹽基度．
（3）計算出該固體聚合硫酸鐵樣品的化學式．

Answer 1

（1）氯酸根離子具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，二者發生的氧化還原反應為：
6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，
答：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
（2）根據生成氧化鐵的量可以計算得：n（Fe）=

2.8g

160g/mol

×2=0.035mol，取7.51g某固體聚合硫酸鐵溶解于水，向其中加入過量的BaCl₂溶液到沉淀完全，經過濾、洗滌、干燥得白色沉淀10.48g，即為硫酸鋇沉淀的質量是10.48g，
所以n（SO₄^2-）=

10.48g

233g/mol

=0.045mol，所以n（OH^-）=3×n（Fe）-2×n（SO₄^2-）=3×0.035-2×0.045=0.015mol，則鹽基度=

n(OH-)

3n(Fe)

×100%=

0.015mol

3×0.035mol

×100%=14.29%，
答：該固體聚合硫酸鐵的鹽基度是14.29%；
（3）根據質量守恒可以得出Fe_x（OH）_y（SO₄）_z?nH₂O中水的量n（H₂O）=（7.51g-0.035mol×56g?mol^-1-0.045mol×96 g?mol^-1-0.015mol×17 g?mol^-1）/18 g?mol^-1=0.054mol，又知道：n（Fe）=0.035mol，n（OH^-）=0.015mol，n（SO₄^2-）=0.045mol，化學式中各元素的物質的量之比等于其個數值比，即化學式：Fe₃₅（OH）₁₅（SO₄）₄₅?54H₂O，
答：該固體聚合硫酸鐵樣品的化學式為Fe₃₅（OH）₁₅（SO₄）₄₅?54H₂O．