Question

19．利用钛白工业的副产品FeSO₄（含TiO²⁺、Al³⁺）可以生产电池级高纯超微细草酸亚铁．其工艺流程如图：

（1）已知过滤1得到的滤渣的主要成分是Al（OH）₃、H₂TiO₃，请写出TiOSO₄水解成 H₂TiO₃沉淀的化学方程式：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄；铁粉的作用有：①除去溶液中的Fe³⁺，②与溶液中的H⁺反应，调节pH值，使Al³⁺水解完全生成Al（OH）₃沉淀．
（2）沉淀反应的离子方程式是2NH₃•H₂O+Fe²⁺=Fe（OH）₂↓+2NH₄⁺．
（3）沉淀过程的反应温度为40℃，温度不宜过高的原因除控制沉淀的粒径之外，还有NH₃•H₂O和Fe（OH）₂受热都易分解．
（4）FeC₂O₄生成时，要在真空环境下进行，原因是氢氧化亚铁易被O₂氧化．
（5）过滤2得到的滤液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤，可得到副产品．

Answer 1

分析 副产品FeSO₄（含TiO²⁺、Al³⁺）中加入水和铁粉，将少量重金属离子等除去，得到比较纯净的FeSO₄溶液，向FeSO₄溶液中加入氨水，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁和草酸反应生成高纯超微细草酸亚铁沉淀，
（1）根据反应物和生成物写出化学方程式；Fe²⁺具有较强的还原性，Fe可以与氢离子反应调节pH；
（2）一水合氨水是弱碱不能拆，与亚铁离子生成氢氧化亚铁沉淀，据此书写离子反应方程式即可；
（3）氨水受热易分解，难溶性碱也具有热不稳定性，据此解答即可；
（4）氢氧化亚铁易被空气中氧气氧化；
（5）从溶液中得到晶体，需经过蒸发浓缩溶液、冷却结晶以及过滤洗涤等操作．

解答 解：（1）反应物为TiOSO₄和H₂O，已知产物为H₂TiO₃，根据原子守恒可知另一产物为硫酸，因此化学方程式为TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄；由于Fe²⁺被具有很强的还原性，容易被氧化为Fe³⁺，铁粉的还原性比Fe²⁺强，因此可以防止Fe²⁺被氧化，另外Fe能与H⁺反应生成Fe²⁺，降低了氢离子的浓度，调节pH值，使Al³⁺水解完全生成Al（OH）₃ 沉淀，
故答案为：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄；与溶液中的H⁺反应，调节pH值，使Al³⁺水解完全生成Al（OH）₃ 沉淀；
（2）一水合氨是弱碱，与亚铁离子生成氢氧化亚铁沉淀，氨水不能拆，沉淀不能拆，故离子反应方程式为：2NH₃•H₂O+Fe²⁺=Fe（OH）₂↓+2NH₄⁺，
故答案为：2NH₃•H₂O+Fe²⁺=Fe（OH）₂↓+2NH₄⁺；
（3）氨水受热易分解生成氨气和水，氢氧化亚铁也具有热不稳定性，容易分解生成氧化物和水，故答案为：NH₃•H₂O和Fe（OH）₂受热都易分解；
（4）在沉淀反应中产生的中间产物Fe（OH）₂易被空气中氧气氧化，所以FeC₂O₄生成时，要在真空环境下进行，故答案为：氢氧化亚铁易被O₂氧化；
（5）从溶液中得到晶体，需经过蒸发浓缩溶液、冷却结晶以及过滤、洗涤等操作，故答案为：冷却结晶、过滤、洗涤．

点评 本题考查氧化还原反应、离子除杂等相关知识，突出检验学生信息收集、整合、分析问题解决问题的能力，试题开放性强，有些答案不唯一，整体难度中等．