Question

（18分）绿矾（FeSO₄•7H₂O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分．如图是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

查询资料，得有关物质的数据如下：

25℃时	pH值	25℃时	pH值
饱和H2S溶液	3.9	FeS开始沉淀	3.0
SnS沉淀完全	1.6	FeS沉淀完全	5.5

（1）写出Fe和Fe₂O₃在硫酸溶液中发生反应的离子方程式为____、 ______ 、 __________;

（2）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是：①除去溶液中的Sn²⁺离子；②_________；③在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是___________．

（3）操作IV的顺序依次为_____________、____________、过滤洗涤．

（4）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②___________．

（5）常温下，K_sp[Fe(OH)₂]=1.64×10^－14，则求得反应：Fe²⁺+2H₂OFe(OH)₂+2H⁺的平衡常数为：_______________（保留1位小数）;

Answer

Fe+2H+=Fe2++H2↑Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O2Fe3++Fe=3Fe2+防止Fe2+被氧化防止Fe2+离子生成沉淀蒸发浓缩冷却结晶降低洗涤过程中FeSO4•7H2O的损耗6.1×10﹣15

【解析】

（1）铁与稀硫酸反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，氧化铁溶解在稀硫酸中的离子反应式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Fe3+继续溶解铁的离子反应式为2Fe3++Fe=3Fe2+；
（2）通入硫化氢至饱和除沉淀Sn2+外，因硫化氢具有强还原性，可以防止亚铁离子被氧化，已知在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5，操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是，在溶液PH=2时，Sn2+完全沉淀，亚铁离子不沉淀；
（3）溶液中得到晶体，需要对溶液进行加热蒸发浓缩，结晶析出，过滤洗涤等，所以操作IV的顺序依次为：蒸发、结晶、过滤、洗涤；
（4）冰水温度低，物质溶解度减小，可以洗去沉淀表面的杂质离子，避免绿矾溶解带来的损失；
（5）Fe2++2H2O⇌Fe（OH）2+2H+的平衡常数K=

=6.1×10-15。

点睛：本题是工业制备绿矾的流程探究，明确实验原理是解题关键；用稀硫酸溶解铁和氧化铁的混合物，并通H2S利用沉淀法可除去其中混有的Sn2+，考虑到Fe2+易水解和易氧化，因此要保持溶液处于酸环境同时铁粉过量，对所得硫酸亚铁溶液可以通过蒸发浓缩并冷却结晶的方法得到，经过洗涤干燥后再通过滴定法测定样品的纯度。