Question

【題目】某工廠對工業(yè)生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)生的廢液進(jìn)行綜合利用，廢液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2（SO4）3、TiOSO4，可用于生產(chǎn)顏料鐵紅和補(bǔ)血?jiǎng)┤樗醽嗚F．其生產(chǎn)工藝流程如下：

已知：①TiOSO4可溶于水，在水中可以電離為TiO2+和SO42-；

②TiOSO4水解的反應(yīng)為：TiOSO4+（x+1）H2O→TiO2xH2O↓+H2SO4．

請回答：

（1）步驟①所得濾渣的主要成分為_____________，

（2）步驟③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_____________，

（3）步驟④需控制反應(yīng)溫度低于35℃，其目的是_____________，

（4）步驟④的離子方程式是_____________，

（5）已知：FeCO3（S）Fe2+（aq）+CO32-（aq），試用平衡移動(dòng)原理解釋步驟⑤生成乳酸亞鐵的原因_____________，

（6）溶液B常被用于電解生產(chǎn)（NH4）2S2O8（過二硫酸銨）。電解時(shí)均用惰性電極，陽極發(fā)生的電極反應(yīng)可表示為_____________，

（7）Fe3+對H2O2的分解具有催化作用．利用圖2（a）和（b）中的信息，按圖2（c）裝置（連通的A、B瓶中已充有NO2氣體）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．可觀察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的深，其原因是_____________。

Answer 1

【答案】

（1）TiO2xH2O、Fe；

（2）1:4；

（3）防止NH4HCO3分解（或減少Fe3+水解）

（4）Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑；

（5）FeCO3（s）Fe2+（aq）+CO32-（aq），CO32-與乳酸反應(yīng)濃度降低，平衡向右移動(dòng)，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵溶液；

（6）2SO42—+2e-=S2O82-

（7）H2O2分解放熱，使平衡2NO2N2O4向生成NO2方向移動(dòng)；

【解析】

試題分析：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(yīng)生成FeSO4，TiOSO4水解生成TiO2xH2O，過濾，濾渣為TiO2xH2O、Fe，濾液為FeSO4，FeSO4溶液通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到硫酸亞鐵晶體，脫水、煅燒得到氧化鐵；FeSO4溶液中加碳酸氫銨碳酸亞鐵沉淀、硫酸銨和二氧化碳，碳酸亞鐵沉淀加乳酸溶解生成乳酸亞鐵溶液和二氧化碳，乳酸亞鐵溶液通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到乳酸亞鐵晶體。

（1）由流程分析可知，步驟①所得濾渣的主要成分為TiO2xH2O、Fe；故答案為：TiO2xH2O、Fe；

（2）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+O22Fe2O3+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；

（3）碳酸氫銨受熱容易分解，步驟④控制反應(yīng)溫度低于35℃的目的是防止NH4HCO3分解，故答案為：防止NH4HCO3分解；

（4）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↑；

（5）碳酸亞鐵的沉淀存在溶解平衡：FeCO3（s）Fe2+（aq）+CO32-（aq），加入乳酸，這樣CO32-與乳酸反應(yīng)濃度降低，平衡向右移動(dòng)，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵溶液，故答案為：FeCO3（s）Fe2+（aq）+CO32-（aq），CO32-與乳酸反應(yīng)濃度降低，平衡向右移動(dòng)，使碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵溶液；

（6）電解時(shí)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，亞硫酸根離子失去電子生成S2O82-，電極反應(yīng)為2SO42—+2e-=S2O82-，故答案為：2SO42—+2e-=S2O82-；

（7）由圖a可知，1mol過氧化氫總能量高于1mol水與0.5mol氧氣總能量，故過氧化氫分解是放熱反應(yīng)，由圖b可知，2mol二氧化氮的能量高于1mol四氧化二氮的能量，故二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以圖c中，右側(cè)燒杯的溫度高于左側(cè)，升高溫度使2NO2（紅棕色）N2O4（無色）△H＜0，向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即向生成NO2移動(dòng)，故B瓶顏色更深，故答案為：H2O2分解放熱，使平衡2NO2N2O4向生成NO2方向移動(dòng)。