Question

【題目】用硫鐵礦（主要含FeS2、SiO2等）制備莫爾鹽的流程如下：

已知：“還原”時，FeS2與H2SO4不反應，Fe3+通過反應Ⅰ、Ⅱ被還原，其中反應Ⅰ如下：

2Fe3++ FeS2=2S↓+3Fe2+

（1）“還原”時，pH不宜過高的原因是_________，寫出“還原”時反應Ⅱ的離子方程式：__________。

（2）實驗測得“還原”時反應Ⅰ、Ⅱ中被還原的Fe3+的物質的量之比為2：7。計算“還原”后溶液Fe2+的濃度即可確定后面所加(NH4)2SO4的量（溶液體積變化忽略不計）

離子	離子濃度（mol·L－1）
	還原前	還原后
SO42－	3.20	3.50
Fe2+	0.15

（3）稱取23.52g新制莫爾鹽，溶于水配成溶液并分成兩等份。一份加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀13.98g；另一份用0.2000mol/LK2Cr2O7酸性溶液滴定，當Cr2O72-恰好完全被還原為Cr3+時，消耗溶液的體積為25.00mL。試確定莫爾鹽的化學式（請給出計算過程）。

Answer 1

【答案】（1）pH過高時鐵元素將沉淀導致產率降低 FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O =15Fe2+ + 2SO42－ + 16H+

（2）3.30 （3）FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O

【解析】

試題分析：（1）溶液里的Fe3+或Fe2+易水解，“還原”時，pH過高會促進Fe3+或Fe2+水解生成沉淀，即pH過高時鐵元素將沉淀導致產率降低，所以不易太高；“還原”時反應Ⅱ的離子方程式為FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O =15Fe2+ + 2SO42－ + 16H+；

（2）假設溶液體積為1L，根據表可知，反應Ⅱ中生成的硫酸根的物質的量為(3.50 mol·L－1－3.20mol·L－1)×1L=0.3mol，據反應FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+可知，反應Ⅱ中被還原的Fe3+的物質的量為2.1mol，同時計算出生成的亞鐵離子的物質的量為2.25mol，反應Ⅰ中被還原的Fe3+的物質的量為0.6mol，同時計算出生成的亞鐵離子的物質的量為0.9mol，溶液中增加的亞鐵離子的物質的量濃度為（0.9mol+2.25mol）÷1L=3.15mol·L－1，則還原后Fe2+的物質的量濃度為0.15mol·L－1+3.15mol·L－1＝3.30mol·L－1 .

（3）根據題意，n(SO42－)＝13.98g÷223g/mol＝0.06mol，

6Fe2++Cr2O72-+14H+=6Fe3++2Cr3++7H2O

6 1

n(Fe2+) 0.2000molL-1×0.025L，所以n(Fe2+)=0.005 mol×6=0.03mol，

根據電荷守恒：n(NH4+)+2n(Fe2+)=2n(SO42-)，n(NH4+)=0.06mol，

n(H2O)= =0.18 mol，

所以n(SO42-)：n(Fe2+)：n(NH4+)：n(H2O)=0.06mol：0.03mol：0.06mol：0.18mol=2：1：2：6，即莫爾鹽的化學式為(NH4)2Fe(SO4)26H2O[或(NH4)2SO4FeSO46H2O]。