Question

【題目】工業(yè)制鈦白粉產(chǎn)生的廢液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2(SO4)3、TiOSO4，可利用酸解法生產(chǎn)補血劑乳酸亞鐵。其生產(chǎn)流程如下：

已知：TiOSO4可溶于水，在水中電離為TiO2+和SO42-。請回答下列問題：

（1）寫出TiOSO4水解生成鈦酸H4TiO4的離子方程式__________________________。步驟①中加入足量鐵屑的目的是______________。

（2）工業(yè)上由H4TiO4可制得鈦白粉TiO2。TiO2直接電解還原法（劍橋法）生產(chǎn)鈦 是一種較先進的方法，電解質(zhì)為熔融的CaCl2，原理如圖所示，陰極的電極反應(yīng)為_______________。

（3）步驟②的離子方程式是____________________________，所得副產(chǎn)品主要 是__________（填化學(xué)式）。

（4）步驟④的結(jié)晶過程中必須控制一定的真空度，原因是_____________________。

（5）乳酸可由乙烯經(jīng)下列步驟合成：

上述合成路線的總產(chǎn)率為60%，乳酸與碳酸亞鐵反應(yīng)轉(zhuǎn)化為乳酸亞鐵晶體的產(chǎn)率為90%，則生產(chǎn)468 kg乳酸亞鐵晶體（M＝234 g/mol）需要標(biāo)準(zhǔn)狀況下的乙烯________m3。

Answer 1

【答案】TiO2+＋3H2OH4TiO4＋2H+ 將溶液中的Fe3+還原為Fe2+，消耗溶液中的H+促進TiO2+水解 TiO2＋4e－=Ti＋2O2- Fe2+＋2HCO3-=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O (NH4)2SO4 防止Fe2+被空氣中的氧氣氧化 165.9

【解析】

（1）根據(jù)水解原理：鹽+水=酸+堿，則TiOSO4水解生成鈦酸H4TiO4的離子方程式TiO2+＋3H2OH4TiO4＋2H+；加入足量鐵屑能將溶液中的Fe3+還原為Fe2+，同時消耗溶液中的H+促進TiO2+水解；

（2）電解時，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以二氧化鈦得電子生成鈦和氧離子，故陰極電極反應(yīng)：TiO2＋4e－=Ti＋2O2-；

（3）NH4HCO3在溶液中電離出HCO3-離子，易電離生成碳酸根，碳酸根和亞鐵離子反應(yīng)生成FeCO3促進HCO3-電離，故離子方程式Fe2+＋2HCO3-=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O；所得的副產(chǎn)物為溶液中沒有參加反應(yīng)的銨根離子和硫酸根離子形成的(NH4)2SO4；

（4）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；

（5）由題意知，乳酸生成乳酸亞鐵的物質(zhì)的量之比為2：1，設(shè)需要乙烯x m3，則反應(yīng)生成468kg乳酸亞鐵晶體所需乙烯為×0.6×0.9=×2，解得x=165.9。