某工廠對工業生產鈦白粉產生的廢液進行綜合利用，廢液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、T...

問題詳情：

某工廠對工業生產鈦白粉產生的廢液進行綜合利用，廢液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4，可用於生產顏料鐵紅和補血劑乳*亞鐵。其生產工藝流程如下：

已知：①TiOSO4可溶於水，在水中可以電離為TiO2＋和SO；

②TiOSO4水解的反應為：TiOSO4＋(x＋1)H2O→TiO2·xH2O↓＋H2SO4。

請回答：

(1)步驟①所得濾渣的主要成分為________________，分離硫*亞鐵溶液和濾渣的*作中所用的玻璃儀器是__________________；步驟②中得到硫*亞鐵晶體的*作為蒸發濃縮、____________________________________________________。

(2)步驟③硫*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____________。

(3)步驟④的離子方程式是__________________________________________。

(4)已知：FeCO3(s)Fe2＋(aq)＋CO(aq)，試用平衡移動原理解釋步驟⑤生成乳*亞鐵的原因_____________________________________________________。

(5)實驗室中常用KMnO4滴定法測定晶體中FeSO4·7H2O的質量分數，取步驟②中所得FeSO4·7H2O晶體樣品a g，配成500.00 mL溶液，取出25.00 mL溶液，用KMnO4溶液滴定(雜質與KMnO4不反應)。若消耗0.100 0 mol·L－1 KMnO4溶液25.00 mL，則所得晶體中FeSO4·7H2O的質量分數為__________(用a表示)。

【回答】

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TiO2·xH2O，過濾，濾渣為TiO2·xH2O、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*亞鐵晶體，脱水、煅燒得到氧化鐵；FeSO4溶液中加碳**銨反應生成碳*亞鐵沉澱、硫*銨和二氧化碳，碳*亞鐵沉澱加乳*溶解生成乳*亞鐵溶液和二氧化碳，乳*亞鐵溶液通過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌得到乳*亞鐵晶體；

(1)由流程分析可知，步驟①所得濾渣的主要成分為TiO2·xH2O、Fe；實現固體和液體的分離用過濾的方法，過濾*作使用的儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗；步驟②是從溶液中得到硫*亞鐵晶體，*作為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌等*作；

(2)硫*亞鐵在空氣中煅燒生成鐵紅和三氧化硫的方程式為：4FeSO4＋O22Fe2O3＋4SO3，氧化劑是氧氣，還原劑是硫*亞鐵，所以氧化劑和還原劑的物質的量之比為1∶4；

(3)由流程圖可知，硫*亞鐵與碳**銨反應是碳*亞鐵，還生成氣體為二氧化碳，溶液B為硫*銨溶液，反應離子方程式為：Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑；

(4)碳*亞鐵的沉澱存在溶解平衡：FeCO3(s)Fe2＋(aq)＋CO(aq)，加入乳*，這樣CO與乳*反應濃度降低，平衡向右移動，使碳*亞鐵溶解得到乳*亞鐵溶液；

(6)令FeSO4·7H2O的質量分數為x，亞鐵離子會被高錳*鉀氧化為三價鐵離子，本身被還原為＋2價的錳離子，根據電子守恆，則

5FeSO4·7H2O～KMnO4，

5×278 g    1 mol

  a g×x× 0.100 0 mol·L－1×0.025 L

所以=

解得x=。

*　(1)TiO2·xH2O、Fe　玻璃棒、燒杯、漏斗　冷卻結晶、過濾洗滌

(2)1∶4　(3)Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋H2O＋CO2↑

(4)FeCO3(s)Fe2＋(aq)＋CO(aq)，CO與乳*反應濃度降低，平衡向右移動，使碳*亞鐵溶解得到乳*亞鐵溶液　(6)

知識點：鐵和鐵的化合物

題型：綜合題