Question

【題目】聚合硫酸鐵（簡稱PFS或聚鐵）是水處理中重要的絮凝劑。以黃鐵礦的燒渣（主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等）為原料制取聚合硫酸鐵（）的工藝流程如下：

（1）酸浸時(shí)最合適的酸是_____（寫化學(xué)式）。

（2）酸浸后溶液中主要的陽離子有_____。

（3）加入KClO3的目的是_____________________________（結(jié)合離子方程式說明）。

（4）過程a中生成聚合硫酸鐵的過程是先水解再聚合。將下列水解反應(yīng)原理的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整。

_____Fe2(SO4)3+_____H2O______Fe2(OH)x(SO4)3-+ _____ ______

（5）過程a中水解要嚴(yán)控pH的范圍。pH偏小或偏大聚合硫酸鐵的產(chǎn)率都會(huì)降低，請解釋原因__________。

（6）鹽基度B是衡量絮凝劑絮凝效果的重要指標(biāo)，通常鹽基度越高，絮凝效果越好。鹽基度B的表達(dá)式：（n為物質(zhì)的量）。為測量聚合硫酸鐵的鹽基度，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作：

ⅰ.取聚合硫酸鐵樣品m g，加入過量鹽酸，充分反應(yīng)，再加入煮沸后冷卻的蒸餾水，再加入KF溶液屏蔽Fe3+，使Fe3+不與OH－反應(yīng)。然后以酚酞為指示劑，用c mol/L的標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液進(jìn)行中和滴定，到終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液V mL。

ⅱ.做空白對照實(shí)驗(yàn)，取與步驟ⅰ等體積等濃度的鹽酸，以酚酞為指示劑，用c mol/L的標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液進(jìn)行中和滴定，到終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液V0 mL。

①該聚合硫酸鐵樣品中n(OH－) ＝_________mol。

②已知該樣品中Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w，則鹽基度B＝_______________。

Answer 1

【答案】H2SO4 Fe3+、Fe2+、H+ 將Fe2+氧化為Fe3+：ClO3—+ 6Fe2+ + 6H+ === Cl—+ 6Fe3+ + 3H2O 1 x 1 H2SO4 pH偏小時(shí)，水解平衡逆向移動(dòng)，聚合硫酸鐵的產(chǎn)率會(huì)降低，pH偏大時(shí)，Fe2(SO4)3生成Fe(OH)3聚沉，聚合硫酸鐵的產(chǎn)率會(huì)降低 10—3cV0－10—3cV

【解析】

黃鐵礦的燒渣加入酸浸，過濾得到濾液加入廢鐵屑增大溶液中含鐵微粒濃度，過濾得到濾液加入氧化劑氧化亞鐵離子為鐵離子，再加入硫酸經(jīng)過水解聚合生成聚合硫酸鐵。

（1）聚合硫酸鐵（），為了不引入新雜質(zhì)，酸浸時(shí)最合適的酸是H2SO4；

（2）黃鐵礦的燒渣主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2等，且SiO2不與H2SO4反應(yīng)，故酸浸后溶液中主要的陽離子有Fe3+、Fe2+、H+；

（3）KClO3有強(qiáng)氧化性，加入KClO3的目的將Fe2+氧化為Fe3+：ClO3—+ 6Fe2+ + 6H+ === Cl—+ 6Fe3+ + 3H2O；

（4）由原子守恒可知，定Fe2(SO4)3系數(shù)為1，則反應(yīng)前有3個(gè)硫酸根，反應(yīng)后3-個(gè)，則需要加個(gè)H2SO4，再配平其他系數(shù)，可得Fe2(SO4)3+xH2OFe2(OH)x(SO4)3-+ H2SO4；

（5）過程a中水解要嚴(yán)控pH的范圍，pH偏小時(shí)，水解平衡逆向移動(dòng)，聚合硫酸鐵的產(chǎn)率會(huì)降低，pH偏大時(shí)，Fe2(SO4)3生成Fe(OH)3聚沉，聚合硫酸鐵的產(chǎn)率會(huì)降低。

（6）①ⅰ.取聚合硫酸鐵樣品m g，加入過量鹽酸，聚合硫酸鐵中氫氧根離子會(huì)反應(yīng)一部分HCl。再加入KF溶液屏蔽Fe3+，使Fe3+不與OH－反應(yīng)。然后以酚酞為指示劑，用c mol/L的標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液進(jìn)行中和滴定，到終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液V mL。滴定消耗的氫氧化鈉的物質(zhì)的量等于過量HCl的物質(zhì)的量。

ⅱ. 空白對照實(shí)驗(yàn)，可知ⅰ.中加入的HCl總物質(zhì)的量。

綜上，與聚合硫酸鐵中氫氧根離子反應(yīng)的n（HCl）=該聚合硫酸鐵樣品中n(OH－)= 10—3cV0－10—3cV mol；

②n（Fe）=mol，鹽基度（n為物質(zhì)的量）= 。