Question

【题目】某火电厂收捕到的粉煤灰的主要成分为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等。研究小组对其进行综合处理的流程如下：

已知：①“酸浸”后钛主要以TiOSO4形式存在，强电解质TiOSO4在溶液中仅能电离SO42-和一种阳离子

②常温下，Ksp[Al(OH)3]=1.0×10-34，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11

请回答下列问题：

(1)“酸浸”时TiO2发生反应的离子方程式为_______________。

(2)“反应”时加入铁粉的作用为_______________。

(3)“结晶”需控制在70℃左右，温度过高会导致的后果为_____________。

(4)“水解”反应的离子方程式为______________。所得TiO2xH2O 沉淀进行酸洗的目的为____________。

(5)为使滤渣2沉淀完全(溶液中离子浓度小于10-5mol/L)。需“调pH”最小为________。

(6)实验室用MgCl2溶液制备MgCl26H2O，需进行的操作为_____、降温结晶、过滤、洗涤、干燥。

(7)FeSO47H2O样品纯度的测定：取a g样品溶于水配成bmL.溶液；用酸化的cmol/LKMnO4标准溶液滴定，达到滴定终点时消耗标准液的体积为dmL，样品中FeSO47H2O的质量分数为____ （用代数式表示)。

Answer 1

【答案】 TiO2+2H+=TiO2++H2O 将Fe3+还原为Fe2+ 导致TiO2+提前水解使FeSO4·7H2O混有TiO2·xH2O，并使TiO2·xH2O产率降低 TiO2++(x+1)H2O=TiO2·xH2O+2H+ 洗去粘附的FeSO4，防止FeSO4水解 4.3 在不断通入HC1的条件下蒸发浓缩

【解析】粉煤灰的主要成分为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等，经硫酸酸浸后过滤，所得滤液中含有Al2(SO4)3、FeSO4、Fe2(SO4)3、MgSO4、TiOSO4，SiO2与硫酸不反应，滤渣1为SiO2，向滤液中加入铁粉，Fe与Fe2(SO4)3反应生成FeSO4，结晶得FeSO4·7H2O，所得滤液1中含有Al2(SO4)3、MgSO4、TiOSO4和少量FeSO4，TiOSO4水解生成TiO2·xH2O，经酸洗、水洗、干燥和灼烧后得TiO2，滤液2中含有Al2(SO4)3、MgSO4和少量FeSO4，加入双氧水将Fe2＋氧化成Fe3＋，调节溶液pH使Al3＋、Fe3＋生成Al(OH)3、Fe(OH)3，过滤得滤渣2中含有Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀，滤液3中含有MgCl2，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤得MgCl2·6H2O。

(1). “酸浸”时TiO2与硫酸发生反应生成TiOSO4，离子方程式为TiO2+2H+=TiO2++H2O，故答案为：TiO2+2H+=TiO2++H2O；

(2). “反应”时加入铁粉，Fe与Fe3＋反应生成Fe2＋，故答案为：将Fe3+还原为Fe2+；

(3). TiO2+在较高温度下会水解转化为TiO2·xH2O，则“结晶”时温度应控制在70℃左右，若温度过高，会造成TiO2+提前水解，使FeSO4·7H2O中混有TiO2·xH2O，同时还会降低TiO2·xH2O的产率，故答案为：导致TiO2+提前水解使FeSO4·7H2O混有TiO2·xH2O，并使TiO2·xH2O产率降低；

(4). TiO2+发生“水解”反应生成TiO2·xH2O，离子方程式为TiO2++(x+1)H2O=TiO2·xH2O+2H+，所得TiO2xH2O沉淀进行酸洗，可以除去沉淀表面的FeSO4等杂质，同时在酸性条件下洗涤可防止FeSO4水解，故答案为：TiO2++(x+1)H2O=TiO2·xH2O+2H+；洗去粘附的FeSO4，防止FeSO4水解；

(5). 调节pH的目的是使溶液中的Al3＋、Fe3＋生成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀而除去，因Al(OH)3和Fe(OH)3的阴、阳离子个数比相同，Ksp[Al(OH)3]＞Ksp[Fe(OH)3]，则Al3＋完全沉淀时，Fe3＋也已经完全沉淀，所以使Al3＋沉淀完全对应溶液的pH即为最小的pH，由题中数据可知，Al3＋完全沉淀时，c3(OH－)= ==10－29，由c(H+)=和pH=－lgc(H+)解得pH=4.3，故答案为：4.3；

(6). 用MgCl2溶液制备MgCl26H2O晶体，需要经过蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥等操作，因加热蒸发时会促进MgCl2的水解，为抑制MgCl2的水解，应在不断通入HC1的条件下进行蒸发浓缩，故答案为：在不断通入HC1的条件下蒸发浓缩；

(7). 酸性高锰酸钾溶液氧化FeSO4的离子方程式为：5Fe2＋＋MnO4－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，由方程式可知，n(FeSO47H2O)=5n(KMnO4)=5×d×10－3L×cmol/L=5cd×10－3mol，m(FeSO47H2O)= 5cd×10－3mol×278g/mol=1.39cd g，则样品中FeSO47H2O的质量分数为： ×100%，故答案为： ×100%。