Question

聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3－0.5n]_m，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣(主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO₂等)制备聚铁和绿矾(FeSO₄·7H₂O)，过程如下：

（1）验证固体W焙烧后产生的气体含有SO₂的方法是：

___________________________________________________________________。

（2）实验室制备、收集干燥的SO₂，所需仪器如下。装置A产生SO₂，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a→____→____→____→____→f。

装置A中发生反应的化学方程式为_________________________________________。

装置D的作用是_____________，装置E中NaOH溶液的作用是__________________。

（3）制备绿矾时，向溶液X中加入过量__________，充分反应后，经过滤操作得到溶液Y，再经浓缩、结晶等步骤得到绿矾。过滤所需的玻璃仪器有_______________________。

（4）欲测定溶液Y中Fe²⁺的浓度，需要用容量瓶配制KMnO₄标准溶液，定容时视线应_____________________，直到_____________________。用KMnO₄标准溶液滴定时应选用________滴定管(填“酸式”或“碱式”)。

（5）溶液Z的pH影响聚铁中铁的质量分数。若溶液Z的pH偏小，将导致聚铁中铁的质量分数______(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

Answer

（1）将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热恢复原

（2）d-e-c-b ；Cu+2H2SO4(浓)═ CuSO4+SO2↑+2H2O；防止倒吸；吸收多余的二氧化硫

（3）铁屑；烧杯、漏斗、玻璃棒（4）平视凹液面(或平视刻度线)；凹液面的最低点与刻度线相切；酸式；

（5）偏小

【解析】

试题分析：制备聚铁和绿矾(FeSO4•7H2O)流程为：硫酸厂烧渣与硫酸、氧气反应，得到滤液X和不溶物(S、二氧化硅等)W；滤液X中进入铁粉生成硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁溶液通过浓缩蒸发、冷却结晶得到绿矾；将滤液X通过调节pH获得溶液Z，在70～80℃条件下得到聚铁聚铁，最后得到聚铁，

（1）检验二氧化硫的一般方法是：将气体通入品红溶液中，如果品红褪色，加热后又恢复红色，证明有二氧化硫，故答案为：将气体通入品红溶液，溶液褪色，加热恢复原色；

（2）收集二氧化硫应先干燥再收集，二氧化硫的密度比空气大，要从c口进气，最后进行尾气处理，所以按气流方向连接顺序为a→d→e→c→b→f；装置A中铜与浓硫酸反应的化学方程式为：Cu+2H2SO4(浓)═CuSO4+SO2↑+2H2O，装置D是安全瓶，可以防止倒吸，装置E中NaOH溶液可以吸收多余的二氧化硫，防止污染空气，故答案为：d；e；c；b；Cu+2H2SO4(浓)═CuSO4+SO2↑+2H2O；防止倒吸；吸收多余的二氧化硫；

（3）因为在烧渣中加入了硫酸和足量氧气，故溶液Y中含有Fe3+，故应先加入过量的铁粉，然后过滤，过滤操作使用的仪器有：烧杯、玻璃棒、漏斗，故答案为：铁屑；烧杯、玻璃棒、漏斗；

（4）用容量瓶配制KMnO4标准溶液，定容时视线应平视凹液面(或平视刻度线)；直到凹液面的最低点与刻度线相切； KMnO4标准溶液具有强氧化性，腐蚀橡胶管，滴定时需要选择酸式滴定管，故答案为：平视凹液面(或平视刻度线)；凹液面的最低点与刻度线相切；酸式；

（5）聚铁的化学式为Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n，若溶液Z的pH偏小，则聚铁中生成的氢氧根的含量减少，据此计算的铁的含量减少，铁的质量分数偏小，故答案为：偏小。

【考点定位】考查物质的制备方案的设计

【名师点晴】本题考查了化学物质的制备方案的设计，明确制备原理及化学实验操作方法为解答关键，对学生来说高铁不是很熟悉，但是铁与亚铁之间的转化还是很容易实现的，起点高，落点低，是一道质量较好的题目。