19.聚合硫酸鐵(PFS)是一種新型的飲用水處理劑和城市污水凈化劑,其化學組成可表示為[Fe
x(OH)
y(SO
4)
z]
m.某中學化學興趣小組以聚合硫酸鐵的生產(chǎn)流程和相關性質(zhì)進行了一系列的探究.
Ⅰ.聚合硫酸鐵的工業(yè)生產(chǎn).
如圖是以回收廢鐵屑為原料制備PFS的一種工藝流程.
回答下列問題
(1)廢鐵屑主要為表面附有大量鐵銹的鐵,鐵銹的主要成分為氧化鐵.“過篩”與化學實驗中的過濾原理相似(填操作名稱).
(2)酸浸時最合適的酸是稀硫酸,寫出鐵銹與該酸反應的化學反應方程式Fe
2O
3+3H
2SO
4=Fe
2(SO
4)
3+3H
2O.
(3)反應釜中加入氧化劑的作用是將Fe
2+轉化為Fe
3+.你認為下列氧化劑中最合適的是C(填標號),原因是不引入其他雜質(zhì).
A.KMnO
4B.Cl
2C.H
2O
2D.HNO
3(4)相對于常壓蒸發(fā),減壓蒸發(fā)的優(yōu)點是AB.
A.有利于水分蒸發(fā)B.降低沸點,防止晶體分解C.降低生產(chǎn)成本
Ⅱ.聚合硫酸鐵的成分探究.
該研究小組為確定聚合硫酸鐵的化學式,進行了如下實驗:
①稱取5.52g聚合硫酸鐵樣品溶于足量的稀鹽酸中并充分混合;
②向①所得的混合物中加入足量的BaCl
2溶液,充分反應后,經(jīng)過濾、洗滌、干燥、稱重,得沉淀4.66g.
③若向步驟②的濾液中加入過量的NaOH溶液,充分反應后,再將沉淀過濾、洗滌、灼燒、稱重,得固體3.20g.
則聚合硫酸鐵[Fe
x(OH)
y(SO
4)
z]
m樣品中的x:y:z的值為2:4:1.
試寫出該聚合硫酸鐵與鹽酸的反應方程式3[Fe
2(OH)
4SO
4]
m+12mHCl=mFe
2(SO
4)
3+4mFeCl
3+12mH
2O.
Ⅲ.聚合硫酸鐵的熱分解氣體產(chǎn)物成分探究.
該小組將5.52g聚合硫酸鐵在一定條件下加熱完全分解,對所得氣體產(chǎn)物進行實驗探究.(已知SO
3的熔點為16.8℃).
【提出假設】
假設1:所得氣體的成分是SO
3;
假設2:所得氣體的成分是SO
2、O
2;
假設3:所得氣體的成分是SO
3、SO
2、O
2.
【設計實驗】
按下圖裝置進行實驗.
實驗過程中發(fā)現(xiàn):B中無水硫酸銅變藍,C中U形管內(nèi)有無色晶體析出,D中品紅溶液褪色,裝置E的作用是吸收多余的二氧化硫,防止污染空氣.
【實驗結論】
通過實驗現(xiàn)象判斷,假設3成立.
如果最終試管中固體為一種紅棕色純凈物,則質(zhì)量為3.2g.