Question

【題目】火電廠粉煤灰的主要成分為SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等。某研究小組對其進行綜合處理的流程如圖所示：

已知：①“酸浸”后鈦主要以TiOSO4的形式存在，強電解質(zhì)TiOSO4在溶液中僅能電離出SO42-和TiO2+，TiO2+在80℃左右水解生成TiO2·xH2O。

②已知FeSO4在不同溫度下的溶解度和析出晶體的組成如下表：

回答下列問題：

（1）加快“酸浸”速率的措施有哪些？寫出一條即可___，濾渣1的主要成分為___(填化學(xué)式)。

（2）“反應(yīng)”時加入鐵粉的作用為___（用離子方程式表示）。

（3）“結(jié)晶”時，若要獲得FeSO4·7H2O，則對溶液進行的操作是：蒸發(fā)濃縮，___，過濾，洗滌，干燥。

（4）“水解”反應(yīng)的離子方程式為____。

（5）實驗室用MgCl2·6H2O制備MgCl2固體，在加熱的同時要不斷通入___(填化學(xué)式，下同)若不通入該物質(zhì)，最終得到的產(chǎn)物中可能含有___。

Answer 1

【答案】微熱（或?qū)⒚夯曳湃胧�絨棉中） SiO2 2Fe3++Fe=3Fe2+ 冷卻到50℃以下結(jié)晶 TiO2++(x+1)H2OTiO2·xH2O+2H+ HCl MgO或Mg（OH）Cl

【解析】

粉煤灰的主要成分為SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等，加入硫酸酸溶過濾得到濾渣1和濾液，氧化鋁溶解生成硫酸鋁，氧化亞鐵溶解生成硫酸亞鐵，氧化鐵溶解生成硫酸鐵，氧化鎂溶解生成硫酸鎂，“酸浸”后鈦主要以TiOSO4形式存在，濾渣為SiO2，加入鐵粉還原鐵離子生成亞鐵離子，結(jié)晶析出硫酸亞鐵晶體，過濾，得到濾液1含硫酸鋁、硫酸鎂、TiOSO4、少量硫酸亞鐵，水解過濾，TiOSO4生成TiO2xH2O，經(jīng)酸洗水洗干燥和灼燒后得到TiO2，濾液2中含硫酸鋁和硫酸鎂、少量硫酸亞鐵，加入過氧化氫氧化亞鐵離子為鐵離子，調(diào)節(jié)溶液pH使鋁離子和鐵離子全部沉淀，過濾得到濾渣2為氫氧化鐵和氫氧化鋁沉淀，濾液3含硫酸鎂，據(jù)此分析。

（1）該反應(yīng)為固液反應(yīng)，若要加快“酸浸”的速率，可通過加熱提高化學(xué)反應(yīng)速率，也可將煤灰放入石絨棉中，增大反應(yīng)接觸面積，提高化學(xué)反應(yīng)速率；由上述分析可知，濾渣主要為SiO2；

（2）因需要將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+以FeSO4·7H2O結(jié)晶除去，故加入鐵粉的目的是將三價鐵轉(zhuǎn)化為二價鐵，其離子反應(yīng)方程式為：2Fe3++Fe=3Fe2+；

（3）由題干表格可知，FeSO4在50℃以下主要析出晶體為FeSO4·7H2O，若要獲得FeSO4·7H2O，則對溶液進行的操作是：蒸發(fā)濃縮，冷卻到50℃以下結(jié)晶，過濾，洗滌，干燥；

（4）水解過程中，TiOSO4生成TiO2xH2O，因“強電解質(zhì)TiOSO4在溶液中僅能電離出SO42-和TiO2+，TiO2+在80℃左右水解生成TiO2·xH2O”，故該反應(yīng)的離子方程式為：TiO2++(x+1)H2OTiO2·xH2O+2H+；

（5）MgCl2·6H2O制備MgCl2固體，在加熱過程中，MgCl2中Mg2+水解程度增大，生成的HCl隨著濃度增加會溢出，導(dǎo)致最終所得固體中含有MgO或Mg(OH)Cl，因此在加熱的同時要不斷通入HCl氣體，以此抑制MgCl2的水解，從而獲得MgCl2固體。