Question

【題目】含鐵化合物在生活生產中應用廣泛。如高鐵酸鹽(FeO42-)被科學家們公認為綠色消毒劑，在強堿性溶液中比較穩定；聚合硫酸鐵則是一種高效絮凝劑。

(1)KClO與Fe(NO3)3飽和溶液反應可制備K2FeO4，兩種溶液的混合方式為____。

A.在攪拌下，將Fe(NO3)3飽和溶液緩慢滴加到KClO飽和溶液中

B.在攪拌下，將KClO飽和溶液緩慢滴加到Fe(NO3)3飽和溶液中

C.在攪拌下，將KClO飽和溶液和Fe(NO3)3飽和溶液一起加入

反應的離子方程式為______________________________。

(2)高鐵酸鹽有極強的氧化性，能迅速有效地去除淤泥中的臭味物質，自身被還原成新生態的Fe(OH)3。已知Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38。若要使溶液中Fe3+沉淀完全(使其濃度小于10-5 mol·L-1)，需調節溶液的pH>____。

(3)聚合硫酸鐵[Fex(OH)y(SO4)z]的組成可通過下列實驗測定:

①稱取一定質量的聚合硫酸鐵配成100.00 mL溶液A；

②準確量取20.00 mL溶液A，加入鹽酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全，過濾、洗滌、干燥至恒重，得到白色固體11.65g；

③準確量取20.00 mL溶液A，加入足量銅粉,充分反應后過濾、洗滌，將濾液和洗液合并配成250.00 mL溶液B；

④準確量取25.00 mL溶液B，用0.100 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液8.00 mL。

通過計算確定該聚合硫酸鐵的化學式(寫出計算過程)______________________。

Answer 1

【答案】A 3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O 3 Fe4(OH)2(SO4)5

【解析】

(1)K2FeO4在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下發生分解，應把Fe(NO3)3飽和溶液滴加到KClO溶液中；

(2)當Fe3+完全沉淀時，c(Fe3+)<10-5mol/L，則該溶液中c(OH-)=，然后根據水的離子積常數計算溶液中c(H+)；

(3)根據S元素守恒，可由BaSO4沉淀的質量計算20.00 mL溶液中：n(SO42-)=n(BaSO4)，再根據：5Fe3+～5Fe2+～MnO4-，計算n(Fe3+)；由電荷守恒：3n(Fe3+)=2n(SO42-)+n(OH-)計算n(OH-)，進而計算n(Fe3+)：n(OH-)：n(SO42-)，可確定化學式。

(1)制備K2FeO4時，KClO飽和溶液與Fe(NO3)3溶液的混合方式為:將Fe(NO3)3溶液慢慢滴入KClO溶液中，根據電荷守恒、電子守恒、原子守恒，可得該反應的離子方程式是3ClO-+2Fe3++10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O；

(2)當Fe3+完全沉淀時，c(Fe3+)<1.0×10-5mol/L，則該溶液中c(OH-)==1.0×10-11mol/L，則根據室溫下水的離子積常數Kw=1.0×10-14mol2/L2可知溶液中 c(H+)=mol/L=1.0×10-3mol/L，所以溶液的pH=3；

(3)20.00 mL溶液中：n(SO42-)=n(BaSO4)==0.0500 mol，根據電子守恒可得關系式：5Fe3+～5Fe2+～MnO4-，n(Fe3+)=5n(MnO4-)=5×0.100 0 mol/L×8.00×10-3 L×=0.0400 mol，由電荷守恒：3n(Fe3+)=2n(SO42-)+n(OH-)，n(OH-)=3n(Fe3+)-2n(SO42-)=3×0.0400mol-2×0.0500mol=0.0200mol，所以n(Fe3+)：n(OH-)：n(SO42-)=0.0400mol：0.0200mol：0.0500mol=4：2：5，所以該聚合硫酸鐵的化學式為Fe4(OH)2(SO4)5。