聚合硫酸鐵(PFS)是一種新型高效的無機高分子絮凝劑,廣泛用于水的處理。現用一定質量的鐵的氧化物(如下圖)為原料來制取聚合硫酸鐵,為控制水解時Fe3+的濃度,防止生成氫氧化鐵沉淀,原料中的Fe3+必須先還原為Fe2+。實驗步驟如下:
(1)實驗室用18.4 mol·L-1的濃硫酸量取65.2mL來配制250mL4.8 mol·L-1的硫酸溶液,所用的儀器除燒杯、玻璃棒和移液管外,還需要的玻璃儀器膠頭滴管。
(2)步驟II取樣分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量,目的是確定下一步還原所需鐵的量。
(3)①寫出步驟Ⅳ中用NaClO3氧化時的離子方程式6Fe2+ + ClO3- + 6H+ = 6Fe3+ + Cl- + 3H2O
(提示:ClO3-轉化為Cl-);
②已知1mol HNO3的價格為0.16元,1mol NaClO3的價格為0.45元,評價用HNO3代替NaClO3作為氧化劑的利弊,利是原料成本較低,弊是產生氣體對大氣有污染。
(4)為了分析產品聚合硫酸鐵溶液中SO42-與Fe3+ 物質的量之比,有人設計了以下操作。
(a)取25mL聚合硫酸鐵溶液,加入足量的BaCl2溶液,產生白色沉淀,白色沉淀經過過濾、洗滌、干燥后,稱重,其質量為mg。
(b)另取25mL聚合硫酸鐵溶液,加入足量銅粉,充分反應后過濾、洗滌,將濾液和洗液合并配成250mL溶液,取該溶液25.00mL,用KMnO4酸性溶液滴定,到達終點時用去0.1000 mol/L KMnO4標準溶液VmL。離子方程式為:5Fe2+ + MnO4-+ 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
①判斷(a)步驟溶液中SO42-離子已沉淀完全的方法是取上層清夜,滴加BaCl2溶液,若無沉淀產生,則溶液中SO42-已沉淀完全;
②在(b)步驟中判斷達到終點的現象是溶液由淺藍色變為淺紫紅色,且半分鐘內不變色.
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