Question

工业上用钛白渣[主要成分为FeSO₄，还含有少量Fe₂(SO₄)₃、MgSO₄及TiOSO₄]为主要原料生产氧化铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如下：

(1)“溶解”时，TiOSO₄发生水解生成难溶于水的H₂TiO₃，反应的化学方程式为________。

(2)“除杂”时，加入NH₄HF₂固体的作用是________。

(3)“氧化”时，Fe^2＋生成FeOOH的离子方程式是________。

(4)滤液X中主要含有的阳离子是________(填化学式)。

(5)实验测得反应溶液的pH、温度对氧化铁黄产率的影响如图所示。

①反应温度宜选择________。

②氧化时应控制pH的合理范围是4.5左右，pH过小或过大均会导致氧化铁黄产率较低，其可能原因是__________________________________。

Answer

TiOSO4＋2H2O=H2TiO3↓＋H2SO4 除去Mg2＋ 4Fe2＋＋O2＋8OH－=4FeOOH↓＋2H2O Na＋、NH4+ 40 ℃ pH过低导致氧化铁黄部分溶于酸，pH过大导致Fe(OH)3增多

【解析】

（1）TiOSO4水解生成难溶于水的H2TiO3和硫酸；

（2）NH4+水解使溶液显弱碱性；

（3）碱性条件下Fe2＋与空气中的氧气结合生成FeOOH；

（4）向溶解的钛白渣中加入NH4HF2固体，除去了Mg2＋，向过滤后的溶液中加入氢氧化钠溶液并通入空气，除去了铁元素，此时判断滤液中的阳离子；

（5）根据温度与FeOOH产率的示意图可确定反应的适宜温度；溶液酸性过强FeOOH部分溶解，碱性过强，Fe(OH)3增多。

（1）TiOSO4水解生成难溶于水的H2TiO3和硫酸，反应方程式为：TiOSO4＋2H2O=H2TiO3↓＋H2SO4；

（2）NH4+水解使溶液显弱碱性，Mg2+能与OH-结合生成沉淀，从而可除去Mg2+；

（3）碱性条件下Fe2＋与空气中的氧气结合生成FeOOH，离子方程式为：4Fe2＋＋O2＋8OH－=4FeOOH↓＋2H2O；

（4）向溶解的钛白渣中加入NH4HF2固体，除去了Mg2＋，向过滤后的溶液中加入氢氧化钠溶液并通入空气，除去了铁元素，此时溶液中存在的阳离子是NH4+和Na+；

（5）根据温度与FeOOH产率的示意图可知40℃时FeOOH的产率最大，因此反应的适宜温度为40℃；由pH与FeOOH产率的示意图可知，当pH约4.5时FeOOH的产率最大，pH过低导致氧化铁黄部分溶于酸，pH过大导致Fe(OH)3增多。