Question

（2012?西城區(qū)二模）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)鐵紅和補血劑乳酸亞鐵．其生產(chǎn)步驟如圖：

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是

過濾

．
（2）濾渣的主要成分為TiO₂?xH₂O，寫出TiOSO₄水解生成TiO₂?xH₂O的化學(xué)方程式

TiOSO₄+（x+1）H₂O═TiO₂?xH₂O↓+H₂SO₄

．
（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

1：4

．
（4）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(yīng)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

．
（5）步驟④的離子方程式是

Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑

．
（6）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

．
（7）為測定步驟②中所得晶體中FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分數(shù)，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(zhì)與KMnO₄不反應(yīng)）．若消耗0.1000mol?L^-1 KMnO₄溶液20.00mL，所得晶體中FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分數(shù)為（用a表示）

13.9

a

．

Answer 1

分析：（1）實現(xiàn)固體和液體的分離用過濾的方法；
（2）根據(jù)水解原理：鹽+水=酸+堿，結(jié)合水解產(chǎn)物是TiO₂?xH₂O來書寫；
（3）根據(jù)氧化還原方程式并結(jié)合概念確定氧化劑和還原劑，進而確定物質(zhì)的量之比；
（4）根據(jù)沉淀溶解平衡的移動以及碳酸根離子乳酸之間反應(yīng)的原理來回答；
（5）亞鐵離子可以和碳酸氫根離子只堿反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀；
（6）亞鐵離子易被氧氣氧化；
（7）根據(jù)元素守恒和電子守恒計算FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：（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TiO₂?xH₂O的化學(xué)方程式為：TiOSO₄+（x+1）H₂O═TiO₂?xH₂O↓+H₂SO₄，故答案為：TiOSO₄+（x+1）H₂O═TiO₂?xH₂O↓+H₂SO₄；
（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+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(zhì)的量之比為1：4，
故答案為：1：4；
（4）根據(jù)碳酸鐵的沉淀溶解平衡原理：FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），加入乳酸，這樣CO₃^2-與乳酸反應(yīng)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(yīng)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；
（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；
（7）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(jù)電子守恒，即5FeSO₄?7H₂O～KMnO₄，根據(jù)消耗0.1000mol?L^-1 KMnO₄溶液20.00mL，所以晶體中FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分數(shù)=

0.1000mol/L×0.02L×5×5×278g/mol

a

×100%=

13.9

a

，故答案為：

13.9

a

．

點評：本題是一道金屬元素的單質(zhì)以及化合物性質(zhì)的綜合應(yīng)用題目，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度大．