Question

聚合硫酸鐵（PFS）是一種新型高效的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，廣泛用于生活用水、工業(yè)用水的凈化以及工業(yè)廢水、城市污水、污泥的凈化處理等領(lǐng)域．目前采用直接氧化法和催化氧化法兩種方式制備．
（1）聚合硫酸鐵的化學(xué)式為[Fe₂（OH）_n（SO₄）x]_m，其中X的值為

 

（用n表示）．
（2）采用直接氧化法，即以FeSO₄?7H₂O為原料，加入氧化劑和H₂SO₄經(jīng)過(guò)氧化、水解、聚合三步反應(yīng)完成．
①工業(yè)上常用NaClO作氧化劑，寫出該氧化過(guò)程的離子方程式

 

．
②水解反應(yīng)中得到一種含有Fe、S、H、O四種元素且相對(duì)分子質(zhì)量為169的產(chǎn)物，則該物質(zhì)的化學(xué)式為

 

．
（3）目前國(guó)內(nèi)多采用催化氧化法，即在NaNO₂催化條件下向FeSO₄、H₂SO₄溶液中通入氧氣制備聚合硫酸鐵．
①該法生產(chǎn)中對(duì)空氣污染較大，其原因是

 

．
②經(jīng)研究表明在NaNO₂催化條件下，溶液中實(shí)際起催化作用的物質(zhì)是NO_x．如圖表示的是反應(yīng)溫度對(duì)Fe²⁺的氧化速率及催化指數(shù)（催化劑的催化效率）的影響，分析溫度在60℃以后數(shù)據(jù)線變化的原因

 

．

（4）某學(xué)習(xí)小組用KMnO₄測(cè)定一種市售亞硝酸鈉中NaNO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（不含能與KMnO₄發(fā)生反應(yīng)的還原性雜質(zhì)），過(guò)程如下：取0.5g試樣溶于水，加入適量的硫酸，用0.1000mol?L^-1KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)消耗KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液28.00mL．
已知：2MnO4-+6H++5NO2-=2Mn2++5NO3-+3H2O
①終點(diǎn)現(xiàn)象是

 

．②該試樣中NaNO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)："三廢"處理與環(huán)境保護(hù),氧化還原反應(yīng),探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：化學(xué)應(yīng)用

分析：（1）根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0判斷；
（2）①次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，同時(shí)自身被還原為氯離子；
②該化合物中含有硫元素和氧元素，二者不能形成亞硫酸根離子，只能形成硫酸根離子，硫酸根離子的相對(duì)分子質(zhì)量是96，鐵原子的相對(duì)原子質(zhì)量是56，則相對(duì)分子質(zhì)量為17的是OH，據(jù)此判斷該物質(zhì)的化學(xué)式；
（3）①酸性條件下，亞硝酸根離子易生成氮氧化物；
②溫度越高，氣體的溶解度越小，催化劑效率降低；
（4）①高錳酸根離子呈紫色，加入高錳酸鉀反應(yīng)，紫色褪去，當(dāng)溶液紫色半分鐘不褪色說(shuō)明到達(dá)滴定終點(diǎn)；
②根據(jù)高錳酸鉀和亞硝酸鈉之間的關(guān)系式計(jì)算亞硝酸鈉的質(zhì)量，再結(jié)合質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算．

解答： 解：（1）該化合物中，鐵元素為+3價(jià)、硫酸根離子顯-2價(jià)、（OH）顯-1價(jià)，根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0得，2×（+3）+（-1）×n+（-2）×x=0，x=3-

n

2

，
故答案為：3-

n

2

；
（2）①次氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，能將亞鐵離子氧化為鐵離子，同時(shí)自身被還原為氯離子，離子方程式為：ClO^-+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O，故答案為：ClO^-+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+Cl^-+H₂O；
②該化合物中含有硫元素和氧元素，二者不能形成亞硫酸根離子，只能形成硫酸根離子，硫酸根離子的相對(duì)分子質(zhì)量是96，鐵原子的相對(duì)原子質(zhì)量是56，則相對(duì)分子質(zhì)量為17的是OH，所以其化學(xué)式為：Fe（OH）SO₄，
故答案為：Fe（OH）SO₄；
（3）①酸性條件下，亞硝酸根離子易生成氮氧化物，氮氧化物有毒，直接排空會(huì)污染空氣，
故答案為：NaNO₂在酸性條件下易生成氮氧化物，會(huì)污染空氣；
②溫度過(guò)高，催化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的NO、二氧化氮?dú)怏w的溶解度減小，從反應(yīng)體系中逸出，導(dǎo)致催化效率降低，則Fe²⁺的氧化速率降低，
故答案為：溫度過(guò)高，催化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的NO、二氧化氮?dú)怏w的溶解度減小，從反應(yīng)體系中逸出，催化效率降低，F(xiàn)e²⁺的氧化速率降低；
（4）①滴入的高錳酸鉀反應(yīng)，紫色褪去，當(dāng)溶液呈紫色，且半分鐘內(nèi)不褪色，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)，故答案為：溶液呈紫色，且半分鐘內(nèi)不褪色；
②消耗KMnO₄的物質(zhì)的量=0.028L×0.1mol/L=0.0028mol，由方程式2MnO₄^-+6H⁺+5NO₂^-=2Mn²⁺+5NO₃^-+3H₂O，可知NaNO₂的物質(zhì)的量=0.0028mol×

5

2

=0.007mol，故NaNO₂的質(zhì)量=0.007mol×69g/mol=0.483g，則NaNO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.483g

0.5g

×100%=96.6%，故答案為：96.6%．

點(diǎn)評(píng)：本題以廢水處理絮凝劑為載體，考查化合價(jià)規(guī)則、離子方程式、對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理能力、氧化還原反應(yīng)滴定等，綜合考查學(xué)生分析解決問(wèn)題能力，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，難度中等．