利用*解法制钛白粉产生的废液[含有大量的FeSO4、H2SO4和少量的Fe2(SO4)3、TiOSO4]生产铁...
问题详情:
利用*解法制钛白粉产生的废液[含有大量的FeSO4、H2SO4和少量的Fe2(SO4)3、TiOSO4]生产铁红和补血剂乳*亚铁的工艺流程如图所示:
已知:TiOSO4可溶于水,在水中可以电离为TiO2+和SO42-,TiO2+水解成TiO2·xH2O沉淀为可逆反应;乳*结构简式为CH3CH(OH)COOH。
回答下列问题:
(1)TiOSO4中钛元素的化合价是____________,步骤①中分离硫*亚铁溶液和滤渣的*作是___________。
(2)滤渣的主要成分为TiO2·xH2O,结合离子方程式解释得到滤渣的原因:________。
(3)从硫*亚铁溶液中得到硫*亚铁晶体的*作方法是____________________;硫*亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫,该反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为______。
(4)步骤④中发生反应的离子方程式为______________________。
(5)步骤⑥必须控制一定的真空度,原因是有利于蒸发水以及____________________。
(6)实验室中检验溶液B中主要阳离子的方法是______________________。
【回答】
+4 过滤 TiO2++(x+1)H2OTiO2•xH2O+2H+,铁屑与H+反应,c(H+)降低,平衡向正反应方向移动,促使TiO2+转化为TiO2•xH2O 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 1: 4 Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑ 防止Fe2+被氧化 取少量溶液B于试管中,加人NaOH溶液,加热,将湿润的红*石蕊试纸靠近试管口,石蕊试纸变蓝,说明溶液B中含有NH4+
【分析】
由流程图可知,废液中加入铁屑,Fe与H2SO4和少量Fe2(SO4)3反应生成FeSO4,溶液的pH增大,促进TiOSO4的水解沉淀,TiOSO4完全水解生成TiO2•xH2O沉淀,过滤,滤渣为TiO2•xH2O和Fe,滤液为FeSO4溶液;FeSO4溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫*亚铁晶体,硫*亚铁晶体脱水、煅烧得到氧化铁;FeSO4溶液中加碳**铵,两者反应生成碳*亚铁沉淀、硫*铵和二氧化碳,碳*亚铁沉淀加乳*溶解生成乳*亚铁溶液和二氧化碳,乳*亚铁溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到乳*亚铁晶体。
【详解】
(1)由化合价代数和为0可知,TiOSO4中钛元素的化合价是+4价;步骤①中分离硫*亚铁溶液和滤渣的*作是过滤,故*为+4;过滤;
(2)TiOSO4在溶液中水解生成TiO2•xH2O,水解的离子方程式为:TiO2++(x+1)H2OTiO2•xH2O+2H+,加入铁屑,铁与H+反应,溶液中c(H+)降低,水解平衡向正反应方向移动,促使TiO2+转化为TiO2•xH2O沉淀,故*为TiO2++(x+1)H2OTiO2•xH2O+2H+,铁屑与H+反应,c(H+)降低,平衡向正反应方向移动,促使TiO2+转化为TiO2•xH2O;
(3)FeSO4溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫*亚铁晶体;硫*亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫,反应的化学方程式为4FeSO4+O2 2Fe2O3
+4SO3,氧化剂是氧气,还原剂是氧化铁,所以氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:4,故*为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤;1:4;
(4)步骤④为FeSO4溶液中加碳**铵,两者反应生成碳*亚铁沉淀、硫*铵和二氧化碳,反应的离子方程式为Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑,故*为Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑;
(5)亚铁离子易被空气中氧气氧化,所以步骤⑥必须控制一定的真空度,这样有利于蒸发水还能防止Fe2+被氧化,故*为防止Fe2+被氧化;
(6)溶液B为硫*铵溶液,实验室检验铵根离子的方法是:取少量溶液B于试管中,加人NaOH溶液,加热,将湿润的红*石蕊试纸靠近试管口,石蕊试纸变蓝,说明溶液B中含有NH4+,故*为取少量溶液B于试管中,加人NaOH溶液,加热,将湿润的红*石蕊试纸靠近试管口,石蕊试纸变蓝,说明溶液B中含有NH4+。
知识点:氨 铵盐
题型:综合题
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