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)鐵紅和補血劑乳酸亞鐵。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)簡式為CH3CH(OH)COOH。

請回答：

（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）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___________________。

（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100.00 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)量分數(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，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↑ 防止Fe2+被氧化 13.9/a

【解析】(1) 實現(xiàn)固體和液體的分離用過濾的方法，步驟①中分離硫酸亞鐵溶液和濾渣的操作是過濾；正確答案：過濾。

（2）根據(jù)反應(yīng)TiOSO4+(x+1)H2OTiO2 xH2O↓+H2SO4或TiO2++(x+1)H2OTiO2 xH2O↓+2H+可知，鐵屑與H2SO4反應(yīng)，C(H+)降低，使平衡正向移動，有利于TiOSO4轉(zhuǎn)化為TiO2xH2O濾渣；正確答案：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，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:，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；正確答案：1: 4 。

（4）碳酸亞鐵的沉淀存在溶解平衡:，加入乳酸，這樣與乳酸反應(yīng)濃度降低，平衡向右移動；離子方程式為：FeCO3+2CH3CH(OH)COOH== Fe2++2CH3CH(OH)COO-+H2O+CO2↑ ；正確答案： FeCO3+2CH3CH(OH)COOH== Fe2++2CH3CH(OH)COO-+H2O+CO2↑。

（5）由流程圖可以知道，硫酸亞鐵與碳酸氫銨反應(yīng)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(yīng)離子方程式為: Fe2++2HCO3-==FeCO3↓+H2O+CO2↑；正確答案Fe2++2HCO3-==FeCO3↓+H2O+CO2↑。

（6）隔絕空氣，防止Fe2+被氧化；正確答案： 防止Fe2+被氧化。

（7）亞鐵離子會被高錳酸鉀溶液氧化為三價鐵離子，本身被還原為+2價的錳離子,設(shè)晶體中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分數(shù)為x,根據(jù)電子守恒，則：

5FeSO47H2O------KMnO4

5×278g 1mol

a×x 0.1×0.02×100/20

解之x=13.9/a,正確答案：13.9/a。