Question

【题目】某厂废酸主要含硫酸、Fe3+、Fe2+、TiO2+、Al3+，利用该废液制备过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]和TiO(OH)2的一种工艺流程如下:

已知:i.

金属离子	TiO2+	Fe3+	Fe2+	Al3+
开始沉淀的pH	1.2	1.9	7.0	3.2
沉淀完全的pH	2.8	3.1	9.4	4.7

ii.pH>7时，Fe2+部分生成Fe(II)氨络离子[Fe(NH3)2]2+。

请回答下列问题:

（1）试剂A为__________，其作用是____________。

（2）取少量TiO(OH)2，用稀盐酸溶解，滴加少量KSCN溶液后无明显现象。再加入少量H2O2，出现微红色。焙烧TiO(OH)2获得的TiO2会发黄，发黄的杂质可能是__________(填化学式)。

（3）滤渣I的主要成分除Fe(OH)2、Al(OH)3外，还含有__________(填化学式)。

（4）加入H2O2的目的是氧化除掉Fe(II)氨络离子[Fe(NH3)2]2+，配平下列离子方程式:2[Fe(NH3)2]2++_____+4H2O+H2O2=______+4NH3·H2O

（5）过二硫酸铵中硫元素的化合价为__________。

（6）常温下，含硫微粒主要存在形式与 pH的关系如下图所示。

用惰性电极电解饱和NH4HSO4溶液制备过二硫酸铵时，在阳极放电的离子主要为HSO4-，则阳极区电解质溶液的pH范围为____<pH<____，其电极反应式为____________

Answer 1

【答案】铁粉 将Fe3+还原为Fe2+，避免Fe3+和TiO2+同时沉淀 Fe2O3 Fe(OH)3 4OH- 2Fe(OH)3 +6 0 2 2HSO4--2e-=S2O82-+2H+

【解析】

废酸中主要含硫酸、Fe3+、Fe2+、TiO2+、Al3+，利用该废液制备过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]和TiO(OH)2。根据流程图，用氨水调节pH=3得到TiO(OH)2，而此时铁离子也会形成沉淀，因此需要将铁离子转化为亚铁离子，因此试剂A为铁粉；滤液中加入氨水调节pH=10，得到的沉淀有氢氧化亚铁和氢氧化铝(滤渣I)；滤液中含有部分Fe(II)氨络离子[Fe(NH3)2]2+，因此加入双氧水将亚铁离子氧化形成氢氧化铁沉淀(滤渣II)；再在滤液中加入硫酸酸化后电解得到过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]。据此分析解答。

(1)根据上述分析，试剂A为铁粉，主要作用是将Fe3+还原为Fe2+，避免Fe3+和TiO2+同时沉淀，故答案为：铁粉；将Fe3+还原为Fe2+，避免Fe3+和TiO2+同时沉淀；

(2)取少量TiO(OH)2，用稀盐酸溶解，滴加少量KSCN溶液后无明显现象。再加入少量H2O2，出现微红色，说明溶液中含有少量Fe3+。因此焙烧TiO(OH)2获得的TiO2会发黄，发黄的杂质为Fe2O3，故答案为：Fe2O3；

(3)根据(2)的提示，滤液中还含有少量的Fe3+，且pH=3时，铁离子不能完全沉淀，因此pH=10时产生的滤渣I的主要成分除Fe(OH)2、Al(OH)3外，还含有少量的Fe(OH)3，故答案为：Fe(OH)3；

(4)在碱性溶液中，加入H2O2的目的是氧化除掉Fe(II)氨络离子[Fe(NH3)2]2+得到氢氧化铁沉淀，根据化合价升降守恒，配平后的离子方程式为2[Fe(NH3)2]2++4OH-+4H2O+H2O2=2Fe(OH)3+4NH3·H2O，故答案为：4OH-；2Fe(OH)3；

(5)过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]中N元素为-3价，H元素为+1价，O元素为-2价，根据正负化合价的代数和为0，得到硫元素的化合价为+6，故答案为：+6；

(6)根据常温下，含硫微粒主要存在形式与 pH的关系图，阳极放电的离子主要是HSO4-，则阳极区电解质溶液的pH范围应控制在0～2，阳极发生氧化反应，HSO4-放电转化为S2O82-，则阳极的电极反应为：2HSO4--2e-═S2O82-+2H+，故答案为：0；2；2HSO4--2e-═S2O82-+2H+。