Question

【題目】草酸亞鐵（FeC2O4）作為一種化工原料,可廣泛用于新型電池材料、感光材料的生產。以煉鋼廠的脫硫渣(主要成分是Fe2O3)為原料生產電池級草酸亞鐵晶體的工藝流程如下：

(1)如圖是反應溫度、加料時間及分散劑的質量分數(shù)對草酸亞鐵純度的影響：

從圖象可知，制備電池級草酸亞鐵晶體的最佳實驗條件是_____________________________

(2)寫出“還原”過程中既是化合反應又是氧化還原反應的離子方程式______________________

(3)濾渣2中含有TiOSO4，進行熱水解可以生成不溶于水的TiO2·H2O，該反應的化學方程式為___________________________。

(4)流程圖中“濾液”經處理后得到一種化肥，其化學式為_________。“一系列操作”指___________。

(5)草酸亞鐵固體純度的測定

①準確稱取m g草酸亞鐵固體樣品，溶于30 mL 2 mol·L-1H2SO4溶液中，在60~80℃水浴加熱，用100 mL容量瓶配成100.00 mL溶液。

②取20.00 mL，用KMnO4標準溶液(濃度為c mol·L-1)消耗V1mL。

③向滴定后的溶液中加入適量鋅粉，用試劑x檢驗Fe3+至極微量，過濾，洗滌，洗滌液并入濾液中。

④繼續(xù)用KMnO4標準溶液(濃度為c mol·L-1)滴定至終點，消耗V2mL。

在②中溶液中發(fā)生2MnO4-+5H2C2O4+6H+ = 2Mn2++10CO2↑+8H2O，還有另一氧化還原反應，寫出其離子方程式_____________，步驟③中檢驗其中微量的Fe3+的試劑x名稱是_________溶液，固體樣品的純度為_____________(用含c、V1、V2的式子表示)

Answer 1

【答案】溫度40℃，加料時間25min，分散劑質量分數(shù)20% Fe ＋ 2Fe3＋ = 3Fe2＋ TiOSO4 + 2H2OTiO2·H2O↓ + H2SO4 (NH4)2SO4 洗滌干燥 MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋= Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O KSCN

【解析】

根據圖中信息脫硫渣和硫酸反應主要生成硫酸鐵，過濾，向濾液中加入足量鐵粉，與硫酸鐵反應，過濾，濾渣主要是過量鐵粉和TiOSO4，再向濾液中加入氨水生成氫氧化亞鐵和硫酸銨，濾液中主要是硫酸銨，向氫氧化亞鐵中加入草酸和乙醇，過濾，經過一系列最終得到草酸亞鐵晶體。

(1)根據圖像信息可知40℃純度最高，加料時間在25min產品純度最高，分散劑質量分數(shù)20%時產品純度最高，因此制備電池級草酸亞鐵晶體的最佳實驗條件是溫度40℃，加料時間25min，分散劑質量分數(shù)20%；故答案為：溫度40℃，加料時間25min，分散劑質量分數(shù)20%。

(2)寫出“還原”過程中既是化合反應又是氧化還原反應的是鐵和硫酸鐵反應生成硫酸亞鐵，其離子方程式Fe ＋ 2Fe3＋ = 3Fe2＋；故答案為：Fe ＋ 2Fe3＋ = 3Fe2＋。

(3)濾渣2中含有TiOSO4，進行熱水解可以生成不溶于水的TiO2·H2O，該反應的化學方程式為TiOSO4 + 2H2OTiO2·H2O↓+ H2SO4；故答案為：TiOSO4 + 2H2OTiO2·H2O↓ + H2SO4。

(4)過量氨水和硫酸亞鐵反應生成氫氧化亞鐵和硫酸銨，因此流程圖中“濾液”經處理后得到一種化肥，其化學式為(NH4)2SO4。 “一系列操作”指是過濾后需要洗滌干燥；故答案為：(NH4)2SO4；洗滌干燥。

(5)在②中溶液中發(fā)生2MnO4－+5H2C2O4+6H+ = 2Mn2++10CO2↑+8H2O，還有另一氧化還原反應是亞鐵離子被酸性高錳酸根反應，其離子方程式MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋= Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O，步驟③用KSCN溶液檢驗其中微量的Fe3+，步驟④是亞鐵離子消耗高錳酸鉀V2 mL，根據MnO4－ — 5Fe2＋得到n(Fe2＋)= 5c mol·L1×V2×103L =5c×V2×103mol，因此固體樣品的純度為；故答案為：MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋= Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O；KSCN；。