Question

19．利用鈦白工業(yè)的副產(chǎn)品FeSO₄（含TiO²⁺、Al³⁺）可以生產(chǎn)電池級高純超微細(xì)草酸亞鐵．其工藝流程如圖：

（1）已知過濾1得到的濾渣的主要成分是Al（OH）₃、H₂TiO₃，請寫出TiOSO₄水解成 H₂TiO₃沉淀的化學(xué)方程式：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄；鐵粉的作用有：①除去溶液中的Fe³⁺，②與溶液中的H⁺反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH值，使Al³⁺水解完全生成Al（OH）₃沉淀．
（2）沉淀反應(yīng)的離子方程式是2NH₃•H₂O+Fe²⁺=Fe（OH）₂↓+2NH₄⁺．
（3）沉淀過程的反應(yīng)溫度為40℃，溫度不宜過高的原因除控制沉淀的粒徑之外，還有NH₃•H₂O和Fe（OH）₂受熱都易分解．
（4）FeC₂O₄生成時(shí)，要在真空環(huán)境下進(jìn)行，原因是氫氧化亞鐵易被O₂氧化．
（5）過濾2得到的濾液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌，可得到副產(chǎn)品．

Answer 1

分析 副產(chǎn)品FeSO₄（含TiO²⁺、Al³⁺）中加入水和鐵粉，將少量重金屬離子等除去，得到比較純凈的FeSO₄溶液，向FeSO₄溶液中加入氨水，生成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵和草酸反應(yīng)生成高純超微細(xì)草酸亞鐵沉淀，
（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出化學(xué)方程式；Fe²⁺具有較強(qiáng)的還原性，F(xiàn)e可以與氫離子反應(yīng)調(diào)節(jié)pH；
（2）一水合氨水是弱堿不能拆，與亞鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀，據(jù)此書寫離子反應(yīng)方程式即可；
（3）氨水受熱易分解，難溶性堿也具有熱不穩(wěn)定性，據(jù)此解答即可；
（4）氫氧化亞鐵易被空氣中氧氣氧化；
（5）從溶液中得到晶體，需經(jīng)過蒸發(fā)濃縮溶液、冷卻結(jié)晶以及過濾洗滌等操作．

解答 解：（1）反應(yīng)物為TiOSO₄和H₂O，已知產(chǎn)物為H₂TiO₃，根據(jù)原子守恒可知另一產(chǎn)物為硫酸，因此化學(xué)方程式為TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄；由于Fe²⁺被具有很強(qiáng)的還原性，容易被氧化為Fe³⁺，鐵粉的還原性比Fe²⁺強(qiáng)，因此可以防止Fe²⁺被氧化，另外Fe能與H⁺反應(yīng)生成Fe²⁺，降低了氫離子的濃度，調(diào)節(jié)pH值，使Al³⁺水解完全生成Al（OH）₃ 沉淀，
故答案為：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄；與溶液中的H⁺反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH值，使Al³⁺水解完全生成Al（OH）₃ 沉淀；
（2）一水合氨是弱堿，與亞鐵離子生成氫氧化亞鐵沉淀，氨水不能拆，沉淀不能拆，故離子反應(yīng)方程式為：2NH₃•H₂O+Fe²⁺=Fe（OH）₂↓+2NH₄⁺，
故答案為：2NH₃•H₂O+Fe²⁺=Fe（OH）₂↓+2NH₄⁺；
（3）氨水受熱易分解生成氨氣和水，氫氧化亞鐵也具有熱不穩(wěn)定性，容易分解生成氧化物和水，故答案為：NH₃•H₂O和Fe（OH）₂受熱都易分解；
（4）在沉淀反應(yīng)中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物Fe（OH）₂易被空氣中氧氣氧化，所以FeC₂O₄生成時(shí)，要在真空環(huán)境下進(jìn)行，故答案為：氫氧化亞鐵易被O₂氧化；
（5）從溶液中得到晶體，需經(jīng)過蒸發(fā)濃縮溶液、冷卻結(jié)晶以及過濾、洗滌等操作，故答案為：冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌．

點(diǎn)評 本題考查氧化還原反應(yīng)、離子除雜等相關(guān)知識，突出檢驗(yàn)學(xué)生信息收集、整合、分析問題解決問題的能力，試題開放性強(qiáng)，有些答案不唯一，整體難度中等．