Question

【題目】[化學——選修2：化學與技術]聚合硫酸鐵（PFS）是水處理中重要的絮凝劑，下圖是以回收廢鐵屑為原料制備PFS的一種工藝流程。

回答下列問題

（1）廢鐵屑主要為表面附有大量鐵銹的鐵，鐵銹的主要成分為_________。粉碎過篩的目的是_______。

（2）酸浸時最合適的酸是_____，寫出鐵銹與酸反應的離子方程式_____________________。

（3）反應釜中加入氧化劑的作用是_________，下列氧化劑中最合適的是____________（填標號）。

a．KMnO4b．c．d．

（4）聚合釜中溶液的pH必須控制在一定的范圍內。pH偏小時Fe3+水解程度弱，pH偏大時則_______。

（5）相對于常壓蒸發，減壓蒸發的優點是______。

（6）鹽基度B是衡量絮凝劑絮凝效果的重要指標，定義式為（n為物質的量）。為測量樣品的B值，取樣品mg，準確加入過量鹽酸，充分反應，再加入煮沸后冷卻的蒸餾水，以酚酞為指示劑，用c的標準NaOH溶液進行中和滴定（部分操作略去，已排除鐵離子干擾）。到終點時消耗NaOH溶液V mL。按照上述步驟做空白對照試驗，消耗NaOH溶液，已知該樣品中Fe的質量分數w，則B的表達式為__________。

Answer 1

【答案】（1）Fe2O3·xH2O 選取細小顆粒，增大反應物接觸面積，提高“酸浸”反應速率（2）硫酸 Fe2O3·xH2O+6H+=2Fe3++(x+3)H2O

（3）使Fe從+2價變成+3價 c （4）pH過大，容易生成Fe（OH）3沉淀，產率降低

（5）降低蒸發溫度，防止產物分解（6）

【解析】

試題分析：（1）鐵銹的主要成分為Fe2O3·xH2O。粉碎過篩的目的是控制鐵屑的顆粒。

（2）由于不能引入雜質，則酸浸時最合適的酸是硫酸，鐵銹與酸反應的離子方程式為Fe2O3·xH2O+6H+=2Fe3++(x+3)H2O。

（3）由于溶液中含有亞鐵離子，則反應釜中加入氧化劑的作用是氧化Fe2+，由于不能引入雜質，則氧化劑中最合適的是綠色氧化劑雙氧水。

（4）聚合釜中溶液的pH必須控制在一定的范圍內，pH偏小時水解程度弱，pH偏大時則Fe3+轉化為氫氧化鐵沉淀而損失，造成產率降低。

（5）相對于常壓蒸發，減壓蒸發的優點是可防止溫度過高，聚合硫酸鐵分解。

（6）做空白對照試驗，消耗NaOH溶液，這說明與樣品反應的鹽酸的物質的量是（V0－V）c×10－3mol，所以樣品中氫氧根的物質的量是（V0－V）c×10－3mol。已知該樣品中Fe的質量分數w，則鐵的物質的量是，因此B的表達式為＝。