Question

利用酸解法处理制钛自粉后产生的废液含有大量FeSO₄、H₂SO₄和少量Fe₂（SO₄）₃、TiOSO₄，并用于生产补血剂乳酸亚铁．其生产步骤如下：

已知：TiOSO₄可溶于水，在水中可以完全电离为TiO²⁺和SO₄^2-．
请回答；
（1）步骤①中分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作是

 

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（2）滤渣的成分之一为TiO₂?xH₂O，写出TiOSO₄水解生成TiO₂?xH₂O的离子方程式

 

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（3）步骤②的离子方程式是

 

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（4）用平衡移动原理解释步骤③中加乳酸能得到乳酸亚铁的原因

 

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（5）步骤④必须控制一定的真空度，原因是有利于蒸发水以及

 

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Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：根据图示流程可知，废液中加入铁屑生成硫酸亚铁溶液和滤渣，硫酸亚铁溶液与碳酸氢铵溶液反应生成碳酸亚铁沉淀：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑，碳酸亚铁与乳酸反应生成乳酸亚铁，通过结晶乳酸亚铁溶液获得乳酸亚铁晶体，
（1）实现固体和液体的分离需要通过过滤操作完成；
（2）根据水解原理：盐+水=酸+碱，结合水解产物是TiO₂?xH₂O来书写；
（3）亚铁离子可以和碳酸氢根离子之间反应生成碳酸亚铁沉淀；
（4）根据沉淀溶解平衡的移动以及碳酸根离子乳酸之间反应的原理来回答；
（5）根据亚铁离子易被氧气氧化的角度分析．

解答： 解：生产补血剂乳酸亚铁流程为：废液中加入铁屑生成硫酸亚铁溶液和滤渣，硫酸亚铁溶液与碳酸氢铵溶液反应生成碳酸亚铁沉淀：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑，碳酸亚铁与乳酸反应生成乳酸亚铁，通过结晶乳酸亚铁溶液获得乳酸亚铁晶体，
（1）分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作是过滤，故答案为：过滤； 
（2）TiOSO₄水解生成TiO₂?xH₂O和硫酸，反应的化学方程式为TiOSO₄+（x+1）H₂O═TiO₂?xH₂O↓+H₂SO₄，
故答案为：TiOSO₄+（x+1）H₂O═TiO₂?xH₂O↓+H₂SO₄；
（3）步骤②中亚铁离子与碳酸氢根离子发生反应生成碳酸铁沉淀、二氧化碳气体和水，反应的离子方程式为：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑，
故答案为：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
（4）根据碳酸铁的沉淀溶解平衡原理：FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），加入乳酸，这样CO₃^2-与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液，
故答案为：FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液；
（5）亚铁离子易被氧气氧化，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，故答案为：防止Fe²⁺被氧化．

点评：本题是化学工艺流程题目，是一道金属元素的单质以及化合物性质的综合应用题目，题目难度中等，涉及对原理的理解、实验条件下的选择与控制、物质的分离提纯、氧化还原反应、平衡移动原理等知识，侧重考查了学生分析和解决问题的能力．