Question

綠礬是一種重要的化工原料．
【問題1】綠礬晶體（FeSO₄?7H₂O）由于保存不妥或長久放置，容易被空氣中的氧氣氧化而變質．為探究綠礬樣品的變質情況，化學興趣小組的同學設計了下列實驗方案．可供選擇的試劑：KSCN溶液、酸性KMnO₄溶液、Cl₂水、NaOH溶液、BaCl₂溶液請參與完成方案設計．
實驗準備：取少量綠礬樣品，用蒸餾水在燒杯中配成溶液．
方案1：取少量溶液，加入幾滴

 

試劑，如果觀察到的現(xiàn)象是

 

；實驗結論：證明綠礬樣品沒有被氧化．
方案2：取少量溶液，加入幾滴

 

試劑，如果觀察到的現(xiàn)象是

 

．
實驗結論：證明綠礬樣品完全被氧化．
使用FeSO₄時，如要防止Fe³⁺的干擾，可以加入適量鐵粉進行除雜，寫出加入鐵粉后發(fā)生反應的離子方程式

 

．
【問題2】以綠礬為原料可以制取聚合硫酸鐵（SPFS）．聚合硫酸鐵是一種重要的無機高分子絮凝劑，極易溶于水，作為工業(yè)和生活污水處理等領域具有重要的應用．其組成可表示成Fe_x（OH）_y（SO₄）_z?nH₂O（其中Fe為+3價）．工業(yè)上常用的一種制備流程為：

取7.507g某固體聚合硫酸鐵溶解于水，向其中加入過量的BaCl₂溶液到沉淀完全，經過濾、洗滌、干燥得白色沉淀10.485g，向上述濾液中加入NH₃?H₂O，調節(jié)溶液pH=6，經過濾、洗滌、干燥得Fe₂O₃固體2.800g．通過計算確定該固體聚合硫酸鐵樣品的化學式為

 

．（寫出計算過程）

Answer 1

分析：問題1：綠礬樣品被氧化會生成三價鐵離子，三價鐵離子遇到滴入KSCN溶液會變紅色，亞鐵離子能使酸性KMnO₄溶液褪色；Fe³⁺與Fe反應生成Fe²⁺；
問題2：根據原子守恒和電荷守恒來計算．

解答：解：【問題1】方案1：綠礬樣品被氧化會生成三價鐵離子，三價鐵離子遇到滴入KSCN溶液會變紅色，所以向綠礬溶液中加入KSCN溶液，如果溶液不變紅色，證明綠礬樣品沒有被氧化，
故答案為：滴入KSCN溶液，溶液不變紅色；
方案2：亞鐵離子能使酸性KMnO₄溶液褪色，所以向綠礬溶液中加入酸性KMnO₄溶液，如果溶液不退縮，說明溶液中沒有亞鐵離子，證明綠礬樣品完全被氧化，
故答案為：滴入酸性KMnO₄溶液，溶液不褪色；
【問題2】n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=

10.485g

233 g/mol

=0.045 mol，
n（Fe₂O₃）=

2.800g

160 g/mol

=0.0175 mol，
n（Fe³⁺）=2 n（Fe₂O₃）=0.035 mol，
根據電荷守恒得：n（OH^-）=3n（Fe³⁺）-2 n（SO₄^2-）=0.015 mol，
則n（Fe³⁺）：n（OH^-）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）═35：15：45：54
即化學式為Fe₃₅（OH）₁₅ （SO₄）₄₅?54H₂O                       
故答案為：Fe₃₅（OH）₁₅ （SO₄）₄₅?54H₂O．

點評：本題探究了綠礬變質后成分的檢驗，及聚合硫酸鐵樣品的組成，是一道計算知識的題目，考查學生分析和解決問題的能力，本題難度稍大．