Question

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)鐵紅和補血劑乳酸亞鐵．其生產(chǎn)步驟如下：

已知：TiOSO₄可溶于水，在水中可以電離為TiO²⁺和SO₄^2-．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

玻璃棒、燒杯、漏斗

．
步驟②得到硫酸亞鐵晶體的操作為蒸發(fā)濃縮、

冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥

．
（2）步驟④的離子方程式是

Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑

．
（3）步驟⑥必須控制一定的真空度，原因是有利于蒸發(fā)水以及

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，該反應(yīng)中氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為

1：4

．
（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

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

．
（6）為測定步驟②中所得晶體中FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取晶體樣品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，所得晶體中FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（用a表示）

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，過濾操作使用的儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗；
步驟②是從溶液中得到硫酸亞鐵晶體，操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作；
（2）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）亞鐵離子易被氧氣氧化；
（4）根據(jù)氧化還原方程式并結(jié)合概念確定氧化劑和還原劑，進而確定物質(zhì)的量之比；
（5）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；
（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(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，過濾操作使用的儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗；
步驟②是從溶液中得到硫酸亞鐵晶體，操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥等操作；
故答案為：玻璃棒、燒杯、漏斗；冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
（2）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：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
（3）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：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的方程式為：4FeSO₄+O₂

高溫  .

2Fe₂O₃+4SO₃，氧化劑是氧氣，還原劑是氧化鐵，所以氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比為1：4，
故答案為：1：4；
（5）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；
（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(jù)電子守恒，則
5 FeSO₄?7H₂O～KMnO₄，
5×278g       1mol             
ag×x       0.1000mol/L×0.02L×

100mL

20mL

所以5×278g：ag×x=1mol：0.1000mol/L×0.02L×

100mL

20mL

解得x=

13.9

a

，
故答案為：

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、滴定計算等，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度中等．