Question

【題目】直接氧化法制備混凝劑聚合硫酸鐵[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m (n＞2，m≤10)的實(shí)驗(yàn)流程如下：

已知：鹽基度=×100%．式中n(OH-)、n(Fe)分別表示PFS中OH-和Fe3+的物質(zhì)的量．所得產(chǎn)品若要用于飲用水處理，需達(dá)到鹽基度指標(biāo)為 8.0%～16.0%．

(1)實(shí)驗(yàn)加入硫酸的作用是____________，取樣分析Fe2+濃度，其目的是___________。

(2)用pH試紙測(cè)定溶液pH的操作方法為____________，若溶液的pH偏小，將導(dǎo)致聚合硫酸鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)____________(填“偏高”、“偏低”、“無(wú)影響”)

(3)聚合反應(yīng)的原理為m[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2][Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m，則水解反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________.

(4)產(chǎn)品鹽基度的測(cè)定方法：

Ⅰ稱(chēng)取m g固體試樣，置于400mL聚乙烯燒杯中，加入25mL鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加20mL煮沸后冷卻的蒸餾水，搖勻，蓋上表面皿．

Ⅱ室溫下放置10min，再加入10mL氟化鉀溶液，搖勻，掩蔽Fe3+，形成白色沉淀．

Ⅲ加入5滴酚酞指示劑，立即用物質(zhì)的量濃度為c molL-1的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗體積為VmL．

Ⅳ向聚乙烯燒杯中，加入25mL鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加20mL煮沸后冷卻的蒸餾水，搖勻，蓋上表面皿．然后重復(fù)Ⅱ、Ⅲ做空白試驗(yàn)，消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)液的體積為V0mL．

①達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為____________。

②已知試樣中Fe3+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a，則該試樣的鹽基度的計(jì)算表達(dá)式為________。

Answer 1

【答案】

(1)抑制Fe2+水解；確定氧化Fe2+所需H2O2的量；

(2)將小片pH試紙放在點(diǎn)滴板(或表面皿)上，用玻璃棒沾取少量待測(cè)液滴在試紙上，迅速與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照； 偏低；(3)Fe2(SO4)3+nH2OFe2(OH)n(SO4)3-n/2+H2SO4；

(4)①加入最后一滴NaOH標(biāo)準(zhǔn)液，燒杯中液體紅色恰好褪去，且30s內(nèi)不恢復(fù)；

②{[56(V0-V)c×10-3]/3ma}×100%。

【解析】

試題分析：(1)Fe2+易水解，實(shí)驗(yàn)加入硫酸的作用是防止亞鐵離子水解．取樣分析Fe2+濃度，是定量分析，其目的是確定氧化Fe2+所需H2O2的量，故答案為：抑制Fe2+水解，確定氧化Fe2+所需H2O2的量；

(2)依據(jù)pH試紙的操作方法分析：將小片pH試紙放在點(diǎn)滴板(或表面皿)上，用玻璃棒沾取少量待測(cè)液滴在試紙上，迅速與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照．若溶液的pH偏小，說(shuō)明Fe2+有部分水解了，將導(dǎo)致聚合硫酸鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低；故答案為：將小片pH試紙放在點(diǎn)滴板(或表面皿)上，用玻璃棒沾取少量待測(cè)液滴在試紙上，迅速與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對(duì)照； 偏低；

(3)溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有影響，另外H2O2會(huì)受熱分解．故氧化時(shí)控制反應(yīng)溫度為50～60℃的原因是溫度過(guò)低，反應(yīng)太慢；溫度過(guò)高，H2O2分解加快，導(dǎo)致氧化劑用量增加；故答案為：溫度過(guò)低，反應(yīng)太慢；溫度過(guò)高，H2O2分解加快，導(dǎo)致氧化劑用量增加；

(4)水解的原理是Fe2+結(jié)合水中的OH-，反應(yīng)的方程式為：Fe2(SO4)3+nH2OFe2(OH)n(SO4) 3-n/2+H2SO4；故答案為：Fe2(SO4)3+nH2OFe2(OH)n(SO4) 3-n/2+H2SO4；

(5)①酚酞與堿會(huì)變紅，故達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為：加入最后一滴NaOH標(biāo)準(zhǔn)液，燒杯中液體顏色恰好為淺紅色，且30s內(nèi)不變色；故答案為：加入最后一滴NaOH標(biāo)準(zhǔn)液，燒杯中液體顏色恰好為淺紅色，且30s內(nèi)不變色；

②已知：鹽基度=×100%．式中n(OH-)、n(Fe)分別表示PFS中OH-和Fe3+的物質(zhì)的量．通過(guò)化學(xué)式的計(jì)算，w=×100%=×100%；故答案為：×100%。