Question

【題目】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SO42—。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___________，步驟②得到硫酸亞鐵晶體的操作為蒸發濃縮、______________。

（2）步驟④的離子方程式是_______________。

（3）步驟⑥必須控制一定的真空度，原因是有利于蒸發水以及_______。

（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________。

（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________。

（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100．00 mL溶液，取出20．00 mL溶液，用KMnO4溶液滴定（雜質與KMnO4不反應）。若消耗0．1000 molL-1KMnO4溶液20．00 mL，所得晶體中FeSO4·7H2O的質量分數為（用a表示）____________。

Answer 1

【答案】玻璃棒、燒杯、漏斗 冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥 Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑ 防止Fe2+被氧化 1: 4 硫酸亞鐵在溶液中存在如下平衡FeCO3(s)Fe2+(aq)+ CO32-(aq)，CO32-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 ×100%

【解析】

廢液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2（SO4）3、TiOSO4，加鐵屑，Fe與H2SO4和少量Fe2（SO4）3反應生成FeSO4，TiOSO4水解生成TiO2xH2O，過濾，濾渣為TiO2xH2O、Fe，濾液為FeSO4；FeSO4溶液通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌得到硫酸亞鐵晶體，脫水、煅燒得到氧化鐵；FeSO4溶液中加如碳酸氫銨，反應生成碳酸亞鐵沉淀、硫酸銨和二氧化碳，碳酸亞鐵沉淀加乳酸，碳酸亞鐵溶解生成乳酸亞鐵溶液和二氧化碳，乳酸亞鐵溶液通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌得到乳酸亞鐵晶體。

（1）步驟①中分離硫酸亞鐵溶液和濾渣的操作為過濾，過濾用的儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗；步驟②得到硫酸亞鐵晶體的操作為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，故答案為：玻璃棒、燒杯、漏斗；冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；

（2）步驟④的反應為FeSO4與如碳酸氫銨反應生成碳酸亞鐵沉淀、硫酸銨和二氧化碳，反應的離子方程式是Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑，故答案為：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑；

（3）Fe2+具有還原性，步驟⑥必須控制一定的真空度，原因是有利于蒸發水以及隔絕空氣，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，反應的方程式為4FeSO4+ O2 4SO3+ 2 Fe2O3，由化合價變化可知，氧化劑為O2和還原劑為FeSO4，由得失電子數目守恒可知氧化劑和還原劑的物質的量之比為1: 4，故答案為：1:4；

（5）硫酸亞鐵在溶液中存在如下平衡FeCO3(s)Fe2+(aq)+ CO32-(aq)，加入乳酸，CO32-與乳酸反應，使CO32-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：硫酸亞鐵在溶液中存在如下平衡FeCO3(s)Fe2+(aq)+ CO32-(aq)，CO32-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，根據得失電子守恒可知5FeSO4·7H2O—KMnO4，則依據消耗0.1000mol/LKMnO4溶液20.00mL可知FeSO4·7H2O的質量分數為×100% = ×100%，故答案為：。