Question

利用酸解法制钛白粉产生的废液[含有大量FeSO₄、H₂SO₄和少量Fe₂(SO₄)₃、TiOSO₄]，生产铁红和补血剂乳酸亚铁。其生产步骤如下：

 

已知：TiOSO₄可溶于水，在水中可以电离为TiO²⁺和SO₄^2—。请回答：

（1）步骤①中分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作中所用的玻璃仪器是___________，步骤②得到硫酸亚铁晶体的操作为蒸发浓缩、______________。

（2）步骤④的离子方程式是_______________。

（3）步骤⑥必须控制一定的真空度，原因是有利于蒸发水以及_______。

（4）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________。

（5）用平衡移动的原理解释步骤⑤中加乳酸能得到乳酸亚铁的原因________。

（6）为测定步骤②中所得晶体中FeSO₄·7H₂O的质量分数，取晶体样品a g，溶于稀硫酸配成100．00 mL溶液，取出20．00 mL溶液，用KMnO₄溶液滴定（杂质与KMnO₄不反应）。若消耗0．1000 mol•L^-1KMnO₄溶液20．00 mL，所得晶体中FeSO₄·7H₂O的质量分数为（用a表示）____________。

Answer

玻璃棒、烧杯、漏斗 冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑ 防止Fe2+被氧化 1: 4 硫酸亚铁在溶液中存在如下平衡FeCO3(s)Fe2+(aq)+ CO32-(aq)，CO32-与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液 ×100%

【解析】

废液中含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2（SO4）3、TiOSO4，加铁屑，Fe与H2SO4和少量Fe2（SO4）3反应生成FeSO4，TiOSO4水解生成TiO2•xH2O，过滤，滤渣为TiO2•xH2O、Fe，滤液为FeSO4；FeSO4溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到硫酸亚铁晶体，脱水、煅烧得到氧化铁；FeSO4溶液中加如碳酸氢铵，反应生成碳酸亚铁沉淀、硫酸铵和二氧化碳，碳酸亚铁沉淀加乳酸，碳酸亚铁溶解生成乳酸亚铁溶液和二氧化碳，乳酸亚铁溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到乳酸亚铁晶体。

（1）步骤①中分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作为过滤，过滤用的仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗；步骤②得到硫酸亚铁晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：玻璃棒、烧杯、漏斗；冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；

（2）步骤④的反应为FeSO4与如碳酸氢铵反应生成碳酸亚铁沉淀、硫酸铵和二氧化碳，反应的离子方程式是Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑，故答案为：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+H2O+CO2↑；

（3）Fe2+具有还原性，步骤⑥必须控制一定的真空度，原因是有利于蒸发水以及隔绝空气，防止Fe2+被氧化，故答案为：防止Fe2+被氧化；

（4）硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫，反应的方程式为4FeSO4+ O2 4SO3+ 2 Fe2O3，由化合价变化可知，氧化剂为O2和还原剂为FeSO4，由得失电子数目守恒可知氧化剂和还原剂的物质的量之比为1: 4，故答案为：1:4；

（5）硫酸亚铁在溶液中存在如下平衡FeCO3(s)Fe2+(aq)+ CO32-(aq)，加入乳酸，CO32-与乳酸反应，使CO32-浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液，故答案为：硫酸亚铁在溶液中存在如下平衡FeCO3(s)Fe2+(aq)+ CO32-(aq)，CO32-与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液；

（6）亚铁离子会被高锰酸钾氧化为三价铁离子，本身被还原为+2价的锰离子，根据得失电子守恒可知5FeSO4·7H2O—KMnO4，则依据消耗0.1000mol/LKMnO4溶液20.00mL可知FeSO4·7H2O的质量分数为×100% = ×100%，故答案为：。