Question

【题目】利用酸解法制钛白粉产生的废液生产铁红(Fe2O3)和补血剂乳酸亚铁的生产工业流程如下图所示:

已知;TiOSO4在大量水中加热条件下可完全水解成为TiO2·xH2O沉淀。

请按要求回答下列问题:

（1）步骤①加入适量铁屑的目的是_________。TiOSO4完全水解的化学方程式为_________。

（2）步骤②的系列操作中，需要控制__________、_________条件下，再进行蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤。其中洗涤液选用稀硫酸替代水的优点有__________。

（3）写出步骤③的化学方程式: _________。

（4）某兴趣小组学生以铁屑、稀硫酸、NH4HCO3溶液为原料，欲用下图装置，利用步骤④反应，达到制备FeCO3的目的。

i.NH4HCO3溶液应盛放在装置(填字母) _______中。该装置中涉及的主要反应的离子方程式_________。

ii.达成步骤④反应的操作是__________。

（5）测定步骤②中所得晶体中FeSO4·7H2O的质量分数:

称取ag晶体样品，配成100.00mL溶液，取出25.00mL溶液，用硫酸酸化的0.1000mol/LKMnO4标准溶液滴定(杂质不与KMnO4溶液反应)。平行有效实验滴定消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL。则所得晶体中FeSO4·7H2O的质量分数为（设M(FeSO4·7H2O)=bg/mol，用含a、b的表达式表示）_________。

Answer 1

【答案】 将Fe3+还原为Fe2+,消耗部分H+ TiOSO4+(x+1)H2O(过量) TiO2·xH2O↓+H2SO4 氮气氛围或铁粉过量 硫酸过量 减少晶体的溶解，提高产率 4FeSO4+O22Fe2O3+4SO3 C Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑ 待检验D导管导出的气体纯净后，关闭活塞3,打开活塞2 (0.04b/a)x100%

【解析】（1）由实验目的知要制乳酸亚铁就得把Fe3+还原为Fe2，步骤①加入适量铁屑的目的是将Fe3+还原为Fe2+,同时铁还可以和酸反应消耗部分H+。TiOSO4完全水解生成TiO2·xH2O和H2SO4，其化学方程式为TiOSO4+(x+1)H2O(过量) TiO2·xH2O↓+H2SO4。

（2）为了防止在加热过程中Fe2+被氧化和水解，所以步骤②操作中需要控制在氮气氛围或铁粉过量或硫酸过量的条件下进行蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤。其中洗涤液选用稀硫酸替代水的优点有减少晶体的溶解，提高产率。

（3）步骤③是生成的的FeSO4被氧气氧化制铁红的反应，其反应的化学方程式: 4FeSO4+O22Fe2O3+4SO3。

i步骤④反应是FeSO4和NH4HCO3反应制取FeCO3。所以NH4HCO3溶液应盛放在C装置中。该装置主要反应的离子方程式Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑。

ii.因为亚铁离子很不稳定，容易被氧气氧化，因此要完成步骤④必须先排除装置中的空气。所以达成步骤④反应的操作是待检验D导管导出的气体纯净后，关闭活塞3,打开活塞2即可。

（5）亚铁离子会被高锰酸钾氧化为三价铁离子, KMnO4被还原为+2价的锰离子,根据电子守恒,即FeSO4·7H2O- KMnO4,消耗0.1000mol/LKMnO4溶液20.00mL,所以晶体中FeSO4·7H2O的质量分数=[(0.1000mol/L0.02b)/ag]100%= (0.04b/a)x100%，因此本题正确答案是: (0.04b/a)x100%。