Question

某研究小组利用工业生产钛白粉产生的废液(含有大量的Fe^2＋、H^＋、SO₄^2—和少量的Fe^3＋、TiO^2＋)生产乳酸亚铁，其工艺流程如下：

(1)反应Ⅰ中，铁屑与TiO^2＋反应的离子方程式为2TiO^2＋＋Fe＋4H^＋2Ti^3＋＋Fe^2＋＋2H₂O，该反应的平衡常数表达式为K＝________。

(2)反应Ⅱ需控制反应温度低于35 ℃，其目的是________________，该反应的化学方程式是________________。检验溶液A中是否含Fe^2＋的实验操作方法是_________________________________________________________。

(3)已知：FeCO₃(s)Fe^2＋(aq)＋CO₃^2—(aq)，试用平衡移动原理解释反应Ⅲ中生成乳酸亚铁的原因______________________________________________。

(4)结晶过程必须控制在一定的真空度条件下进行，原因是_______________________________________________________。

Answer

(1)

(2)防止NH4HCO3分解(或减少Fe2＋的水解)

FeSO4＋2NH4HCO3=FeCO3↓＋H2O＋CO2↑＋(NH4)2SO4 取少量溶液A于试管中，滴入KSCN溶液，无明显现象，再滴入氯水或H2O2，溶液呈血红色，证明有Fe2＋，反之，不含有Fe2＋

(3)CO32—与乳酸反应，其浓度降低，使平衡向右移动，碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁

(4)有利于水的蒸发、防止Fe2＋被氧化

【解析】 (1)由反应关系可写出反应2TiO2＋＋Fe＋4H＋2Ti3＋＋Fe2＋＋2H2O的平衡常数表达式为。(2)反应Ⅱ需要控制反应温度低于35 ℃的目的是防止碳酸氢铵分解，减少Fe2＋的水解，由反应物和主要产物可写出反应Ⅱ的化学方程式为FeSO4＋2NH4HCO3=FeCO3↓＋CO2↑＋(NH4)2SO4＋H2O；检验溶液中是否有Fe2＋可以先加硫氰化物溶液，然后加合适的氧化剂，看溶液是否变为血红色。(3)碳酸亚铁溶液中存在沉淀溶解平衡，其中的CO32—和乳酸反应，使碳酸亚铁的溶解平衡向溶解方向移动，生成乳酸亚铁。(4)由于Fe2＋易被氧化，真空可以防止Fe2＋被氧化，同时有利于水分蒸发有利于晶体结晶。