Question

【題目】聚合硫酸鐵(簡稱PFS，化學式為[Fe(OH)n(SO4)3-n/2]m )是一種新型高效的無機高分子絮凝劑，廣泛用于水的處理，現用一定質量的鐵的氧化物(如下圖)為原料來制取聚合硫酸鐵。實驗步驟如下：

(1)實驗室用18.4mol/L的濃硫酸配制250mL4.8mol/L的硫酸溶液，所用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒和量筒外，還需的玻璃儀器__________。定容操作中若俯視容量瓶刻度線，所配硫酸溶液濃度將___________(填“偏高”、“偏低”或“無影響”)

(2)步驟Ⅱ取樣分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，目的是_______。

A．確定下一步還原所需鐵的量 B．控制溶液中Fe2+與Fe3+含量比

C．確定氧化Fe2+所需ClO2的量 D．確保鐵的氧化物酸溶完全

(3)寫出步驟Ⅳ中用ClO2氧化Fe2+時的離子方程式：____________________。（還原產物為Cl-）

(4)為了分析產品聚合硫酸鐵溶液中SO42-與Fe3+物質的量之比，有人設計了以下操作：

(I)取25mL聚合硫酸鐵溶液，加入足量的BaCl2溶液，產生白色沉淀，白色沉淀經過過濾，洗滌、干燥后，稱重，其質量為mg。

(II)另取25mL聚合硫酸鐵溶液，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250mL溶液，取該溶液25.00mL與0.1000 mol/L V mL KMnO4酸性溶液恰好完全反應，MnO4-被還原為Mn2+。

回答下列問題：

① 根據(II)步驟中判斷Cu2+、Fe2+、MnO4-、Fe3+氧化性由強到弱的順序：__________。

② 聚合硫酸鐵中SO42-與Fe3+的物質的量之比為____________(用含m、V的代數式表示)。

Answer 1

【答案】(1)250mL容量瓶、膠頭滴管；偏高(2)AC

(3)5Fe2++ClO2+4H+＝5Fe3++Cl-+2H2O

(4)①MnO4-＞Fe3+>Cu2+>Fe2+②(m/233)：(V/200)

【解析】

試題分析：（1）實驗室用18.4molL-1的濃硫酸配制250mL4.8molL-1的硫酸溶液，用量筒量取濃硫酸，在燒杯中溶解，并用玻璃棒攪拌，移入250mL容量瓶，最后需要用膠頭滴管定容；定容操作中若俯視容量瓶刻度線，則容量瓶中溶液體積偏少，因此所配硫酸溶液濃度將偏高；

（2）由于控制水解時Fe3+的濃度，防止生成氫氧化鐵沉淀，原料中的Fe3+必須先還原為Fe2+，所以確定下一步還原所需鐵的量，然后Fe2+再被氧化Fe3+，需要確定氧化Fe2+所需ClO2的量，答案選AC。

（3）酸性條件下，ClO2將Fe2+氧化為Fe3+，ClO2被還原為Cl-，反應離子方程式為5Fe2++ClO2+4H+＝5Fe3++Cl-+2H2O：

（4）①發生反應：Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，5Fe2++MnO4-+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O，氧化劑氧化性強于氧化產物氧化性，氧化性由強到弱的順序為MnO4-＞Fe3+>Cu2+>Fe2+；

②mg白色沉淀為BaSO4，由硫酸根守恒n（SO42-）＝n（BaSO4）＝m/233＝mol，由原子守恒與電電子轉移守恒可得關系式：5Fe3+～5Fe2+～MnO4-，則n（Fe3+）＝5n（MnO4-）＝5×V×10-3L×0.1mol/L×250mL/25mL，n（SO42-）：n（Fe3+）＝m/233mol：5×V×10-3L×0.1mol/L×250mL/25mL＝(m/233)：(V/200)。