Question

【題目】利用酸解法制鈦白粉產(chǎn)生的廢液生產(chǎn)鐵紅(Fe2O3)和補(bǔ)血劑乳酸亞鐵的生產(chǎn)工業(yè)流程如下圖所示:

已知;TiOSO4在大量水中加熱條件下可完全水解成為TiO2·xH2O沉淀。

請按要求回答下列問題:

（1）步驟①加入適量鐵屑的目的是_________。TiOSO4完全水解的化學(xué)方程式為_________。

（2）步驟②的系列操作中，需要控制__________、_________條件下，再進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌。其中洗滌液選用稀硫酸替代水的優(yōu)點(diǎn)有__________。

（3）寫出步驟③的化學(xué)方程式: _________。

（4）某興趣小組學(xué)生以鐵屑、稀硫酸、NH4HCO3溶液為原料，欲用下圖裝置，利用步驟④反應(yīng)，達(dá)到制備FeCO3的目的。

i.NH4HCO3溶液應(yīng)盛放在裝置(填字母) _______中。該裝置中涉及的主要反應(yīng)的離子方程式_________。

ii.達(dá)成步驟④反應(yīng)的操作是__________。

（5）測定步驟②中所得晶體中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù):

稱取ag晶體樣品，配成100.00mL溶液，取出25.00mL溶液，用硫酸酸化的0.1000mol/LKMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(雜質(zhì)不與KMnO4溶液反應(yīng))。平行有效實(shí)驗(yàn)滴定消耗KMnO4溶液體積的平均值為20.00mL。則所得晶體中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（設(shè)M(FeSO4·7H2O)=bg/mol，用含a、b的表達(dá)式表示）_________。

Answer 1

【答案】 將Fe3+還原為Fe2+,消耗部分H+ TiOSO4+(x+1)H2O(過量) TiO2·xH2O↓+H2SO4 氮?dú)夥諊�或鐵粉過量 硫酸過量 減少晶體的溶解，提高產(chǎn)率 4FeSO4+O22Fe2O3+4SO3 C Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑ 待檢驗(yàn)D導(dǎo)管導(dǎo)出的氣體純凈后，關(guān)閉活塞3,打開活塞2 (0.04b/a)x100%

【解析】（1）由實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹�要制乳酸亞鐵就得把Fe3+還原為Fe2，步驟①加入適量鐵屑的目的是將Fe3+還原為Fe2+,同時(shí)鐵還可以和酸反應(yīng)消耗部分H+。TiOSO4完全水解生成TiO2·xH2O和H2SO4，其化學(xué)方程式為TiOSO4+(x+1)H2O(過量) TiO2·xH2O↓+H2SO4。

（2）為了防止在加熱過程中Fe2+被氧化和水解，所以步驟②操作中需要控制在氮?dú)夥諊�或鐵粉過量或硫酸過量的條件下進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾、洗滌。其中洗滌液選用稀硫酸替代水的優(yōu)點(diǎn)有減少晶體的溶解，提高產(chǎn)率。

（3）步驟③是生成的的FeSO4被氧氣氧化制鐵紅的反應(yīng)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式: 4FeSO4+O22Fe2O3+4SO3。

i步驟④反應(yīng)是FeSO4和NH4HCO3反應(yīng)制取FeCO3。所以NH4HCO3溶液應(yīng)盛放在C裝置中。該裝置主要反應(yīng)的離子方程式Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑。

ii.因?yàn)閬嗚F離子很不穩(wěn)定，容易被氧氣氧化，因此要完成步驟④必須先排除裝置中的空氣。所以達(dá)成步驟④反應(yīng)的操作是待檢驗(yàn)D導(dǎo)管導(dǎo)出的氣體純凈后，關(guān)閉活塞3,打開活塞2即可。

（5）亞鐵離子會被高錳酸鉀氧化為三價(jià)鐵離子, KMnO4被還原為+2價(jià)的錳離子,根據(jù)電子守恒,即FeSO4·7H2O- KMnO4,消耗0.1000mol/LKMnO4溶液20.00mL,所以晶體中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=[(0.1000mol/L0.02b)/ag]100%= (0.04b/a)x100%，因此本題正確答案是: (0.04b/a)x100%。