Question

2．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)硫酸亞鐵和補血劑乳酸亞鐵．其生產(chǎn)步驟如下_：

請回答：
（1）步驟①中分離操作的名稱是過濾；步驟⑥必須控制一定的真空度，原因是防止Fe²⁺被氧化
（2）廢液中的TiOSO₄在步驟①能水解生成濾渣（主要成分為TiO₂•xH₂O）的化學(xué)方程式為TiOSO₄+（x+1）H₂O?TiO₂•xH₂O+H₂SO₄；步驟④的離子方程式為Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑
（3）用平衡移動原理解釋步驟⑤中加乳酸能得到乳酸亞鐵的原因FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-與乳酸反應(yīng)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．
（4）配平酸性高錳酸鉀溶液與硫酸亞鐵溶液反應(yīng)的離子方程式：
5 Fe²⁺+1 MnO₄^-+8 H⁺=5Fe³⁺+1 Mn²⁺+4H₂O
取步驟②所得晶體樣品a g，溶于稀硫酸配成100.00mL溶液，取出20.00mL溶液，用KMnO₄溶液滴定（雜質(zhì)與KMnO₄不反應(yīng)）．若消耗0.1000mol•L^-1 KMnO₄溶液20.00mL，則所得晶體中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（以含a的式子表示）$\frac{13.9}{a}$．

Answer 1

分析 （1）實現(xiàn)固體和液體的分離用過濾的方法，亞鐵離子易被氧氣氧化；
（2）TiOSO₄水解生成TiO₂•xH₂O和硫酸；由流程圖可知，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；
（3）根據(jù)沉淀溶解平衡的移動以及碳酸根離子乳酸之間反應(yīng)的原理來回答；
（4）酸性高錳酸鉀氧化硫酸亞鐵時，Mn由+7價變?yōu)?2價，亞鐵離子被氧化為鐵離子，高錳酸根離子與亞鐵離子物質(zhì)的量之比為1：5，結(jié)合原子守恒配平；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(jù)電子守恒，則 5 FeSO₄•7H₂O～KMnO₄，令FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x，根據(jù)關(guān)系式列方程計算．

解答 解：（1）實現(xiàn)固體和液體的分離用過濾的方法，亞鐵離子易被氧氣氧化，所以步驟⑥必須控制一定的真空度，這樣有利于蒸發(fā)水還能防止Fe²⁺被氧化，
故答案為：過濾；防止Fe²⁺被氧化；
（2）TiOSO₄水解生成TiO₂•xH₂O和硫酸，化學(xué)方程式為：TiOSO₄+（x+1）H₂O?TiO₂•xH₂O+H₂SO₄，由流程圖可知，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↑，
故答案為：TiOSO₄+（x+1）H₂O?TiO₂•xH₂O+H₂SO₄；Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
（3）碳酸亞鐵的沉淀存在溶解平衡：FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），加入乳酸，這樣CO₃^2-與乳酸反應(yīng)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：FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-與乳酸反應(yīng)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；
（4）酸性高錳酸鉀氧化硫酸亞鐵時，Mn由+7價變?yōu)?2價，亞鐵離子被氧化為鐵離子，高錳酸根離子與亞鐵離子物質(zhì)的量之比為1：5，結(jié)合原子守恒配平，該反應(yīng)的離子方程為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
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(jù)電子守恒，則
5 FeSO₄•7H₂O～KMnO₄，
5×278g       1mol
ag×x     0.1000mol/L×0.02L×$\frac{100mL}{20mL}$
所以5×278g：ag×x=1mol：0.1000mol/L×0.02L×$\frac{100mL}{20mL}$
解得x=$\frac{13.9}{a}$，
故答案為：5、1、8、5、1、4H₂O；$\frac{13.9}{a}$．

點評 本題是化學(xué)工藝流程題目，是一道金屬元素的單質(zhì)以及化合物性質(zhì)的綜合應(yīng)用題目，涉及對原理的理解、實驗條件下的選擇與控制、物質(zhì)的分離提純、氧化還原反應(yīng)、平衡移動原理等，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度中等．