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钛矿工业中的硫酸酸性废水富含Ti、Fe等元素,其综合利用如下: 已知:TiO2+...

钛矿工业中的硫酸酸性废水富含Ti、Fe等元素,其综合利用如下:

已知:TiO2+易水解,只能存在于强酸性溶液中。

(1)TiO2+钛的化合价为________________________

(2)步骤Ⅰ中检验钛矿废水中加入铁屑是否足量的试剂是________________________

(3)操作a是蒸发浓缩、冷却结晶、______________________________________________

(4)步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为________________________;反应温度一般需控制在35℃以下,其目的是____________________________________

(5)已知Ksp=[Fe(OH)2] = 8×10-16。步骤Ⅲ中,FeCO3达到溶解平衡时,若室温下测得溶液的pH为8.5, c(Fe2+) = 1×10-6mol/L。试判断所得的FeCO3________(填“有”或“没有”)Fe(OH)2;步骤Ⅳ中,为了得到较为纯净的Fe2O3,除了适当的温度外,还需要采取的措施是_________________

(6)向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末易得到固体TiO2• nH2O。请结合原理和化学用语解释其原因_________________________________

 

+4 KSCN溶液 过滤、洗涤、干燥 FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑ 避免温度过高碳酸氢铵分解,减少Fe2+的水解或氧化 没有 向反应容器中补充适量的空气 溶液中存在水解平衡TiO2++(n+1)H2O⇌TiO2•nH2O+2H+,加入的Na2CO3粉末与H+反应,降低了溶液中c(H+),促进水解平衡向生成TiO2•nH2O的方向移动 【解析】 钛矿工业中的酸性废水富含Ti、Fe等元素,含有TiO2+、Fe2+、Fe3+等离子,加入铁粉还原铁离子得到亚铁离子,通过蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥得到硫酸亚铁晶体,配制成溶液调节溶液pH5-5.8范围内,加入足量碳酸氢铵,过滤得到碳酸亚铁沉淀,在坩埚中灼烧得到氧化铁;过滤后得到富含的TiO2+溶液,加入Na2CO3粉末与H+反应,降低了溶液中c(H+),使平衡TiO2++(n+1)H2O⇌TiO2•n H2O+2H+向生成TiO2•n H2O的方向移动,可得到TiO2粗产品,以此解答该题。 (1)离子中各元素化合价代数和等于离子所带电荷数计算,O元素为-2价; (2)步骤I中检验钛矿废水中加入铁屑是否足量的试剂是检验是否含铁离子; (3)溶液中得到硫酸亚铁晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥; (4)步骤Ⅲ中发生反应是硫酸亚铁和碳酸氢铵反应生成碳酸亚铁沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水,反应温度一般需控制在35℃以下,是为了避免温度过高碳酸氢铵分解,减少Fe2+的水解或氧化; (5)根据溶液中c(Fe2+)•c2(OH-)与Ksp[Fe(OH)2]比较,可判断有无Fe(OH)2沉淀,保证二价铁被氧化为三价需要多通入空气或氧气; (6)富含的TiO2+溶液,加入Na2CO3粉末与H+反应,降低了溶液中c(H+),使平衡TiO2++(n+1)H2O⇌TiO2•n H2O+2H+向生成TiO2•nH2O的方向移动。 (1)离子中各元素化合价代数和等于离子所带电荷数计算,O元素为-2价,则TiO2+钛的化合价为+4价, 故答案为+4。 (2)步骤I中检验钛矿废水中加入铁屑是否足量的试剂是检验是否含铁离子,可以选择加入KSCN溶液,溶液变红色证明铁加入不足,如溶液不变红色证明铁粉加入足量, 故答案为KSCN溶液。 (3)操作a是溶液中得到硫酸亚铁晶体,方法是蒸发浓缩、冷却结晶,过滤、洗涤、干燥, 故答案为过滤、洗涤、干燥。 (4)步骤Ⅲ中发生反应是硫酸亚铁和碳酸氢铵反应生成碳酸亚铁沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水,反应的化学方程式为:FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑,反应温度一般需控制在35℃以下,是为了避免温度过高碳酸氢铵分解,减少Fe2+的水解或氧化, 故答案为FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+(NH4)2SO4+H2O+CO2↑;避免温度过高碳酸氢铵分解,减少Fe2+的水解或氧化。 (5)室温下测得溶液的pH为8.5,c(OH-)=10−14÷10−8.5=1×10-5.5,由题中数据可知,溶液中c(Fe2+)•c2(OH-)=1×10-6×(1×10-5.5)2=1×10-17<Ksp[Fe(OH)2]=8×10-16,故无Fe(OH)2沉淀生成;步骤Ⅳ中,为了得到较为纯净的Fe2O3,除了适当的温度外,还需要采取的措施是向反应容器中补充适量的空气。 故答案为没有;向反应容器中补充适量的空气。 (6)富含的TiO2+溶液,加入Na2CO3粉末与H+反应,降低了溶液中c(H+),使平衡TiO2++(n+1)H2O⇌TiO2•nH2O+2H+向生成TiO2•n H2O的方向移动,可得到TiO2粗产品, 故答案为溶液中存在水解平衡TiO2++(n+1)H2O⇌TiO2•nH2O+2H+,加入的Na2CO3粉末与H+反应,降低了溶液中c(H+),促进水解平衡向生成TiO2•nH2O的方向移动。
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(4)加入MgO的目的是___________________

(5)已知的溶解度如下表:

温度溶解度

40

50

60

70

 

 

 

 

 

操作A”是将混合溶液中的除去,根据上表数据,简要说明操作A”步骤为____________________

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写出的电子式:___________

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除去浸出液中的杂质最好加入________填试剂名称来调节pH。除去铝元素的离子方程式为___________________________________________

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物质

质量分数

 

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(2)操作a___________;试剂X___________

(3)已知操作b为加热,可选择的适宜温度是______

           

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请回答下列问题:

(1)流程中将氟磷灰石粉碎的目的是__________________________________

(2)不能使用二氧化硅陶瓷材质的沸腾槽的主要原因是____________(用化学方程式表示)

(3)副产品N的化学式是____________;在得到KH2PO4晶体的一系列操作Ⅲ,其主要包括____________、过滤、洗涤、干燥等。

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