Question

直接氧化法制备混凝剂聚合硫酸铁[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2]_m (n＞2，m≤10)的实验流程如下：

已知：盐基度=×100%．式中n(OH^-)、n(Fe)分别表示PFS中OH^-和Fe³⁺的物质的量．所得产品若要用于饮用水处理，需达到盐基度指标为 8.0%～16.0%．

(1)实验加入硫酸的作用是____________，取样分析Fe²⁺浓度，其目的是___________。

(2)用pH试纸测定溶液pH的操作方法为____________，若溶液的pH偏小，将导致聚合硫酸铁中铁的质量分数____________(填“偏高”、“偏低”、“无影响”)

(3)聚合反应的原理为m[Fe₂(OH)_n(SO₄) _3-n/2]⇌[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2]_m，则水解反应的化学方程式为____________.

(4)产品盐基度的测定方法：

Ⅰ称取m g固体试样，置于400mL聚乙烯烧杯中，加入25mL盐酸标准溶液，再加20mL煮沸后冷却的蒸馏水，摇匀，盖上表面皿．

Ⅱ室温下放置10min，再加入10mL氟化钾溶液，摇匀，掩蔽Fe³⁺，形成白色沉淀．

Ⅲ加入5滴酚酞指示剂，立即用物质的量浓度为c mol•L^-1的氢氧化钠标准液滴定至终点，消耗体积为VmL．

Ⅳ向聚乙烯烧杯中，加入25mL盐酸标准溶液，再加20mL煮沸后冷却的蒸馏水，摇匀，盖上表面皿．然后重复Ⅱ、Ⅲ做空白试验，消耗氢氧化钠标准液的体积为V₀mL．

①达到滴定终点的现象为____________。

②已知试样中Fe³⁺的质量分数为a，则该试样的盐基度的计算表达式为________。

Answer

(1)抑制Fe2+水解；确定氧化Fe2+所需H2O2的量；

(2)将小片pH试纸放在点滴板(或表面皿)上，用玻璃棒沾取少量待测液滴在试纸上，迅速与标准比色卡对照； 偏低；(3)Fe2(SO4)3+nH2OFe2(OH)n(SO4)3-n/2+H2SO4；

(4)①加入最后一滴NaOH标准液，烧杯中液体红色恰好褪去，且30s内不恢复；

②{[56(V0-V)c×10-3]/3ma}×100%。

【解析】

试题分析：(1)Fe2+易水解，实验加入硫酸的作用是防止亚铁离子水解．取样分析Fe2+浓度，是定量分析，其目的是确定氧化Fe2+所需H2O2的量，故答案为：抑制Fe2+水解，确定氧化Fe2+所需H2O2的量；

(2)依据pH试纸的操作方法分析：将小片pH试纸放在点滴板(或表面皿)上，用玻璃棒沾取少量待测液滴在试纸上，迅速与标准比色卡对照．若溶液的pH偏小，说明Fe2+有部分水解了，将导致聚合硫酸铁中铁的质量分数偏低；故答案为：将小片pH试纸放在点滴板(或表面皿)上，用玻璃棒沾取少量待测液滴在试纸上，迅速与标准比色卡对照； 偏低；

(3)温度对化学反应速率有影响，另外H2O2会受热分解．故氧化时控制反应温度为50～60℃的原因是温度过低，反应太慢；温度过高，H2O2分解加快，导致氧化剂用量增加；故答案为：温度过低，反应太慢；温度过高，H2O2分解加快，导致氧化剂用量增加；

(4)水解的原理是Fe2+结合水中的OH-，反应的方程式为：Fe2(SO4)3+nH2O⇌Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2+H2SO4；故答案为：Fe2(SO4)3+nH2O⇌Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2+H2SO4；

(5)①酚酞与碱会变红，故达到滴定终点的现象为：加入最后一滴NaOH标准液，烧杯中液体颜色恰好为浅红色，且30s内不变色；故答案为：加入最后一滴NaOH标准液，烧杯中液体颜色恰好为浅红色，且30s内不变色；

②已知：盐基度=×100%．式中n(OH-)、n(Fe)分别表示PFS中OH-和Fe3+的物质的量．通过化学式的计算，w=×100%=×100%；故答案为：×100%。

考点：考查了盐类的水解、pH试纸的使用、方程式的书写、物质的量的相关计算的相关知识。