Question

【題目】某科研人員設計出將硫酸渣（主要成分Fe2O3，含有少量的SiO2等雜質）再利用的流程。流程中的濾液經過多次循環后用來后續制備氧化鐵粉末。

（1）為了加快反應①的反應速率，可采用的措施是 。（寫出一點即可）

（2）“還原”是將Fe3＋轉化為Fe2＋。在溫度T1 、T2（T1 ＞T2）下進行該反應，通過檢測相同時間內溶液的pH，繪制pH隨時間的變化曲線如右圖所示。得出結論：該反應的溫度不宜過高。

①通入SO2氣體“還原”時， 試解釋pH下降的原因是 。

②相同時間內，T1溫度下溶液的pH更高的原因是 。

（3）該流程中循環使用的物質是 。

（4）為測定反應①后溶液中Fe3＋的濃度以控制加入SO2的量。實驗步驟為：準確量取20.00ml的反應后溶液，稀釋成100mL溶液，取10.00 mL溶液，加入足量的KI晶體和2～3滴淀粉溶液，用0.50mol/L的Na2S2O3溶液與碘反應，當反應恰好完全進行時，共消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。有關反應方程式如下：2Fe3＋＋2I－＝2Fe2＋＋I2； 2Na2S2O3 + I2＝ Na2S4O6 + 2NaI

試計算原溶液中Fe3＋的物質的量濃度(寫出計算過程)。

Answer 1

【答案】（1）將硫酸渣粉碎、適當增大硫酸的濃度、升高溫度、攪拌等；

（2）①Fe3＋將SO2的水溶液（H2SO3）氧化為H2SO4；②溫度過高， SO2的溶解度下降；

（3）H2SO4 ；

（4）由反應式可得關系：Fe3＋～Na2S2O3

n(Fe3＋)=n(Na2S2O3)=20.00×10-3L×0.50mol/L×10=0.1 mol；

∴ c(Fe3＋)= =5．0mol/L；

【解析】試題分析：（1）結合影響反應速率的因素，固體在酸溶時，可通過固體粉碎、升高溫度、攪拌、提高硫酸的濃度來提高反應速率，故答案為：將硫酸渣粉碎、適當增大硫酸的濃度、升高溫度、攪拌等；

（2）①Fe3+將SO2的水溶液（H2SO3）氧化為H2SO4，故溶液的pH會逐漸減少，也就是溶液的酸性增強，故答案為：Fe3+將SO2的水溶液（H2SO3）氧化為H2SO4；

②溫度升高，可以加快反應速率，但氣體的溶解度卻減小了，參加反應的SO2的量減少，故相同時間內，T1溫度下溶液的pH更高，故答案為：溫度過高，SO2的溶解度下降；

（3）從流程圖中可看出，可循環利用的物質是H2SO4，故答案為：H2SO4；

（4）由反應式可得關系：Fe3+～Na2S2O3，n（Fe3+）=n（Na2S2O3）=20.00×10-3L×0.50mol/L×10=0.1 mol∴c（Fe3+）==5.0mol/L，答：原溶液鐵離子濃度為5.0mol/L。