Question

（15分）聚合硫酸鐵又稱聚鐵，化學式為，廣泛用于污水處理。實驗室利用硫酸廠燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制備聚鐵和綠礬（FeSO₄·7H₂O ）過程如下：

（1）驗證固體W焙燒后產生的氣體含有SO₂的方法是___。
（2）制備綠礬時，向溶液X中加入過量___，充分反應后，經_____操作得到溶液Y，再經濃縮，結晶等步驟得到綠礬。
（3）溶液Z的pH影響聚鐵中鐵的質量分數，用pH試紙測定溶液pH的操作方法為____。若溶液Z的pH偏小，將導致聚鐵中鐵的質量分數偏_____。
（4）古代將綠礬煅燒可制綠礬油（也叫鏹水，即硫酸）和紅色顏料（Fe₂O₃），請寫出有關的化學方程式：
                                                                        。
（5）綠礬還可用以下方法生產紅色顏料（Fe₂O₃）,其具體操作流程是：將5560kg綠礬（摩爾質量為278 g/mol）溶于水中，加入適量氫氧化鈉溶液恰好完全反應，鼓入足量空氣攪拌，產生紅褐色膠體；再向紅褐色膠體中加入16680 kg 綠礬和560 kg鐵粉，鼓入足量空氣攪拌，反應完成后，有大量Fe₂O₃附著在膠體粒子上以沉淀形式析出；過濾后，沉淀經高溫灼燒得紅色顏料。若所得濾液中溶質只有硫酸鈉和硫酸鐵，則理論上可生產紅色顏料____________________kg。

Answer 1

  （1）將氣體通入品紅溶液中，如品紅褪色，加熱后又變紅，注明有二氧化硫。
（2）鐵粉   過濾
（3）將試紙放到表面皿上,用玻璃棒蘸取溶液,點到試紙的中央,然后根標準比色卡對比 低
（4）2FeSO₄·7H₂OFe₂O₃＋SO₂↑＋SO₃↑＋14H₂O、SO₃＋H₂O=_H2SO4
（5）4000

（1）二氧化硫具有漂泊性可以使品紅溶液褪色，但其漂白不是很穩定，加熱后又可恢復原來顏色。
（2）溶液X中含有Fe^3＋,必須除去,但又不能引入新的雜質,可選用鐵粉,過量的鐵粉通過過濾除去.
(3)檢驗溶液的pH值是一定不能先潤濕pH試紙，也不能插入到溶液中，正確的方法是將試紙放到表面皿上,用玻璃棒蘸取溶液,點到試紙的中央,然后根標準比色卡對比。若溶液Z的pH偏小，說明酸性較強，會是的聚鐵中氫氧根偏少，硫酸根偏多，因而鐵的質量分數偏低。
（4）依據題意可得該反應屬于氧化還原反應，有二氧化硫生成，方程式為
2FeSO₄·7H₂OFe₂O₃＋SO₂↑＋SO₃↑＋14H₂O、SO₃＋H₂O=H₂SO₄。
（5）根據方程式可計算需要氫氧化鈉的物質的量是40000mol，由原子守恒知硫酸鈉的物質的量是20000mol。所以最終生成的硫酸鐵中的SO₄^2－來自最后加入的綠礬，最后加入的綠礬是60000mol，生成硫酸鐵20000mol。總的鐵原子是90000mol，由鐵原子守恒知Fe₂O₃的量是
，質量是4000kg。