Question

【題目】利用酸解法制鈦白粉產(chǎn)生的廢液[含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4]，生產(chǎn)鐵紅和補(bǔ)血?jiǎng)┤樗醽嗚F。其生產(chǎn)步驟如下：

已知：TiOSO4可溶于水，在水中可以電離為TiO2+和SO42-，TiOSO4水解成TiO2xH2O沉淀為可逆反應(yīng)；乳酸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH3CH(OH)COOH。

請(qǐng)回答：

（1）步驟①中分離硫酸亞鐵溶液和濾渣的操作是________________________。

（2）加入鐵屑的目的一是還原少量Fe2(SO4)3；二是使少量TiOSO4轉(zhuǎn)化為TiO2xH2O濾渣，用平衡移動(dòng)的原理解釋得到濾渣的原因___________________________。

（3）硫酸亞鐵在空氣中煅燒生成鐵紅和三氧化硫，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為_________________。

（4）用離子方程式解釋步驟⑤中加乳酸能得到乳酸亞鐵的原因_________________。

（5）步驟④的離子方程式是_________________________________________。

（6）為測(cè)定步驟②中所得晶體中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取晶體樣品a g，溶于稀硫酸配成100.00 mL溶液，取出20.00 mL溶液，用KMnO4溶液滴定（雜質(zhì)與KMnO4不反應(yīng)）。若消耗0.1000 molL-1 KMnO4溶液20.00 mL，所得晶體中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______________（用a表示）。

Answer 1

【答案】 過濾 TiOSO4+(x+1)H2OTiO2 xH2O↓+H2SO4或TiO2++(x+1)H2OTiO2 xH2O↓+2H+，鐵屑與H2SO4反應(yīng)，c(H+)降低，使平衡正向移動(dòng)，TiOSO4轉(zhuǎn)化為TiO2xH2O濾渣 1: 4 FeCO3+2CH3CH(OH)COOH== Fe2++2CH3CH(OH)COO-+H2O+CO2↑ Fe2++2HCO3-==FeCO3↓+H2O+CO2↑ 13.9/a

【解析】廢液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4，加鐵屑，Fe與H2SO4和少量Fe2(SO4)3反應(yīng)生成FeSO4，TiOSO4水解生成TiO2xH2O，過濾，濾渣為TiO2xH2O、Fe，濾液為FeSO4，F(xiàn)eSO4溶液通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到硫酸亞鐵晶體，脫水、煅燒得到氧化鐵；FeSO4溶液中加碳酸氫銨，生成碳酸亞鐵沉淀、硫酸銨和二氧化碳，碳酸亞鐵沉淀加乳酸溶解生成乳酸亞鐵溶液和二氧化碳，乳酸亞鐵溶液通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到乳酸亞鐵晶體。

(1)分離硫酸亞鐵溶液和濾渣的操作是過濾，故答案為：過濾；

(2)TiOSO4水解生成TiO2xH2O的化學(xué)方程式為：TiOSO4+(x+1)H2OTiO2xH2O↓+H2SO4，鐵屑與H2SO4反應(yīng)，c(H+)降低，使平衡正向移動(dòng)，TiOSO4轉(zhuǎn)化為TiO2xH2O濾渣，故答案為：TiOSO4+(x+1)H2OTiO2xH2O↓+H2SO4，鐵屑與H2SO4反應(yīng)，c(H+)降低，使平衡正向移動(dòng)，TiOSO4轉(zhuǎn)化為TiO2xH2O濾渣；

(3)硫酸亞鐵在空氣中煅燒生成鐵紅和三氧化硫的方程式為：4FeSO4+O22Fe2O3+4SO3，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1: 4，故答案為：1: 4；

(4)驟⑤中，碳酸亞鐵與乳酸反應(yīng)生成乳酸亞鐵，反應(yīng)的離子方程式為FeCO3+2CH3CH(OH)COOH== Fe2++2CH3CH(OH)COO-+H2O+CO2↑，故答案為：FeCO3+2CH3CH(OH)COOH== Fe2++2CH3CH(OH)COO-+H2O+CO2↑；

(5)步驟④的離子方程式是Fe2++2HCO3-═FeCO3↓+H2O+CO2↑，故答案為：Fe2++2HCO3-═FeCO3↓+H2O+CO2↑；

(6)亞鐵離子會(huì)被高錳酸鉀氧化為三價(jià)鐵離子，本身被還原為+2價(jià)的錳離子，根據(jù)電子守恒，即5FeSO47H2O～KMnO4，根據(jù)消耗0.1000molL-1 KMnO4溶液20.00mL，所以晶體中FeSO47H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=，故答案為：。