Question

（16分）

某工厂对工业生产钛白粉产生的废液进行综合利用，废液中含有大量FeSO₄、H₂SO₄和少量Fe₂（SO₄）₃、TiOSO₄，可用于生产颜料铁红和补血剂乳酸亚铁。其生产工艺流程如下：

已知：①TiOSO₄可溶于水，在水中可以电离为Ti0²⁺和SO₄：

②TiOSO₄水解的反应为：

请回答：

（1）步骤①所得滤渣的主要成分为______________________________。

（2）步骤③硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为__________________。

（3）步骤④需控制反应温度低于35℃，其目的是___________________。

（4）步骤④反应的离子方程式是__________________________________。

（5）已知：，试用平衡移动原理解释步骤⑤生成乳酸亚铁的原因_________________________________________________________。

（6）溶液B常被用于电解生产（NH₄）₂S₂0₈（过二硫酸铵）。电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为_____________________________________。

（7）Fe³⁺对H₂O₂的分解具有催化作用。利用下图（a）和（b）中的信息，按图（c）装置（连通的A、B瓶中已充有NO₂气体）进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的_________（填“深”或“浅”），其原因是_________________________________。

Answer

（16分）

（1）TiO2•xH2O、Fe（2分）

（2）1:4 （2分）

（3）防止NH4HCO3分解（或减少Fe2＋的水解）（2分）

（4）Fe2+ + 2HCO3一 == FeCO3 ↓+ H2O + CO2↑（2分）

（5）乳酸（电离出的H+）与CO32一反应，降低了CO32一的浓度，使上述沉淀溶解平衡正向移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液（2分）

（6）2SO42－－2e－==S2O82－（2分）

（7）①深（2分）

②H2O2分解放热，使平衡2NO2N2O4向生成NO2方向移动（2分）

【解析】

试题分析：（1）废液中大量H2SO4和少量Fe2（SO4）3与过量Fe反应生成硫酸亚铁，TiOSO4水解的反应为：TiOSO4+(x+1) H2O =TiO2·xH2O↓+H2 SO4，所以滤渣A的成分是TiO2•xH2O、Fe；

（2）硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫，发生反应的化学方程式是4FeSO4+O22Fe2O3+4SO3，在该反应中氧化剂是氧气，还原剂是硫酸亚铁，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比是1:4；

（3）步骤④中加入碳酸氢铵，使亚铁离子沉淀，若温度太高则碳酸氢铵易分解，所以需控制反应温度低于35℃；

（4）根据流程图可知，碳酸氢铵与硫酸亚铁反应生成碳酸亚铁沉淀和二氧化碳气体、水及硫酸铵，所以离子方程式是Fe2+ + 2HCO3一 == FeCO3 ↓+ H2O + CO2↑；

（5）步骤⑤中加入乳酸，与碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，使碳酸亚铁的溶解平衡正向移动，所以碳酸亚铁逐渐转化为乳酸亚铁溶液，

（6）溶液B是硫酸铵溶液，常被用于电解生产（NH4）2S208（过二硫酸铵），电解时阳极发生氧化反应，元素的化合价升高，根据化学式中正负化合价代数和为0的原则偏大（NH4）2S208中S元素的化合价平均为+7价，则S元素的化合价从+6价升高到+7价，所以阳极是硫酸根离子失去电子，生成（NH4）2S208，电极反应式是2SO42－－2e－==S2O82－；

（7）由a图可知，过氧化氢分解为水和氧气的反应是放热反应，所以B瓶的温度高于A瓶；由b图可知，二氧化氮转化为四氧化二氮的反应是放热反应，温度升高，平衡向生成二氧化氮的方向移动，所以B瓶的颜色比A瓶深。

考点：考查对工艺流程的分析判断，氧化还原反应的分析，电化学反应原理的应用，化学平衡的移动