Question

利用酸解法制鈦白粉產生的廢液[含有大量FeSO₄、H₂SO₄和少量Fe₂（SO₄）₃、TiOSO₄]，生產鐵紅和補血劑乳酸亞鐵．其生產步驟如下：

已知：TiOSO₄可溶于水，在水中可以電離為TiO²⁺和SO₄^2-．請回答：
（1）步驟①中分離硫酸亞鐵溶液和濾渣的操作中所用的玻璃儀器是

玻璃棒、燒杯、漏斗

．
步驟②得到硫酸亞鐵晶體的操作為蒸發(fā)濃縮、

冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥

．
（2）步驟④的離子方程式是

Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑

．
（3）步驟⑥必須控制一定的真空度，原因是有利于蒸發(fā)水以及

防止Fe²⁺被氧化

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

1：4

．
（5）用平衡移動的原理解釋步驟⑤中加乳酸能得到乳酸亞鐵的原因

FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-與乳酸反應濃度降低，平衡向右移動，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵溶液

．
（6）為測定步驟②中所得晶體中FeSO₄?7H₂O的質量分數，取晶體樣品a g，溶于稀硫酸配成100.00mL溶液，取出20.00mL溶液，用KMnO₄溶液滴定（雜質與KMnO₄不反應）．若消耗0.1000mol?L^-1 KMnO₄溶液20.00mL，所得晶體中FeSO₄?7H₂O的質量分數為（用a表示）

13.9

a

．

Answer 1

分析：（1）實現固體和液體的分離用過濾的方法，過濾操作使用的儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗；
步驟②是從溶液中得到硫酸亞鐵晶體，操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等操作；
（2）由流程圖可知，硫酸亞鐵與碳酸氫銨反應是碳酸亞鐵，還生成氣體為二氧化碳，溶液B為硫酸銨溶液；
（3）亞鐵離子易被氧氣氧化；
（4）根據氧化還原方程式并結合概念確定氧化劑和還原劑，進而確定物質的量之比；
（5）根據沉淀溶解平衡的移動以及碳酸根離子乳酸之間反應的原理來回答；
（6）亞鐵離子會被高錳酸鉀氧化為三價鐵離子，本身被還原為+2價的錳離子，根據電子守恒，則 5 FeSO₄?7H₂O～KMnO₄，令FeSO₄?7H₂O的質量分數為x，根據關系式列方程計算．

解答：解：（1）實現固體和液體的分離用過濾的方法，過濾操作使用的儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗；
步驟②是從溶液中得到硫酸亞鐵晶體，操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥等操作；
故答案為：玻璃棒、燒杯、漏斗；冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；
（2）由流程圖可知，硫酸亞鐵與碳酸氫銨反應是碳酸亞鐵，還生成氣體為二氧化碳，溶液B為硫酸銨溶液，反應離子方程式為：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑，
故答案為：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
（3）亞鐵離子易被氧氣氧化，所以步驟⑥必須控制一定的真空度，這樣有利于蒸發(fā)水還能防止Fe²⁺被氧化，故答案為：防止Fe²⁺被氧化；
（4）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+O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+4SO₃，氧化劑是氧氣，還原劑是氧化鐵，所以氧化劑和還原劑的物質的量之比為1：4，
故答案為：1：4；
（5）碳酸亞鐵的沉淀存在溶解平衡：FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），加入乳酸，這樣CO₃^2-與乳酸反應濃度降低，平衡向右移動，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵溶液，
故答案為：FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-與乳酸反應濃度降低，平衡向右移動，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵溶液；
（6）亞鐵離子會被高錳酸鉀氧化為三價鐵離子，本身被還原為+2價的錳離子，根據電子守恒，則
5 FeSO₄?7H₂O～KMnO₄，
5×278g       1mol             
ag×x       0.1000mol/L×0.02L×

100mL

20mL

所以5×278g：ag×x=1mol：0.1000mol/L×0.02L×

100mL

20mL

解得x=

13.9

a

，
故答案為：

13.9

a

．

點評：本題是化學工藝流程題目，是一道金屬元素的單質以及化合物性質的綜合應用題目，涉及對原理的理解、實驗條件下的選擇與控制、物質的分離提純、氧化還原反應、平衡移動原理、滴定計算等，考查學生分析和解決問題的能力，難度中等．