Question

【題目】草酸亞鐵（FeC2O4）作為一種化工原料,可廣泛用于新型電池材料、感光材料的生產(chǎn)。以煉鋼廠的脫硫渣(主要成分是Fe2O3)為原料生產(chǎn)電池級(jí)草酸亞鐵晶體的工藝流程如下：

(1)如圖是反應(yīng)溫度、加料時(shí)間及分散劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)草酸亞鐵純度的影響：

從圖象可知，制備電池級(jí)草酸亞鐵晶體的最佳實(shí)驗(yàn)條件是_____________________________

(2)寫出“還原”過程中既是化合反應(yīng)又是氧化還原反應(yīng)的離子方程式______________________

(3)濾渣2中含有TiOSO4，進(jìn)行熱水解可以生成不溶于水的TiO2·H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________。

(4)流程圖中“濾液”經(jīng)處理后得到一種化肥，其化學(xué)式為_________。“一系列操作”指___________。

(5)草酸亞鐵固體純度的測(cè)定

①準(zhǔn)確稱取m g草酸亞鐵固體樣品，溶于30 mL 2 mol·L-1H2SO4溶液中，在60~80℃水浴加熱，用100 mL容量瓶配成100.00 mL溶液。

②取20.00 mL，用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度為c mol·L-1)消耗V1mL。

③向滴定后的溶液中加入適量鋅粉，用試劑x檢驗(yàn)Fe3+至極微量，過濾，洗滌，洗滌液并入濾液中。

④繼續(xù)用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度為c mol·L-1)滴定至終點(diǎn)，消耗V2mL。

在②中溶液中發(fā)生2MnO4-+5H2C2O4+6H+ = 2Mn2++10CO2↑+8H2O，還有另一氧化還原反應(yīng)，寫出其離子方程式_____________，步驟③中檢驗(yàn)其中微量的Fe3+的試劑x名稱是_________溶液，固體樣品的純度為_____________(用含c、V1、V2的式子表示)

Answer 1

【答案】溫度40℃，加料時(shí)間25min，分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)20% Fe ＋ 2Fe3＋ = 3Fe2＋ TiOSO4 + 2H2OTiO2·H2O↓ + H2SO4 (NH4)2SO4 洗滌干燥 MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋= Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O KSCN

【解析】

根據(jù)圖中信息脫硫渣和硫酸反應(yīng)主要生成硫酸鐵，過濾，向?yàn)V液中加入足量鐵粉，與硫酸鐵反應(yīng)，過濾，濾渣主要是過量鐵粉和TiOSO4，再向?yàn)V液中加入氨水生成氫氧化亞鐵和硫酸銨，濾液中主要是硫酸銨，向氫氧化亞鐵中加入草酸和乙醇，過濾，經(jīng)過一系列最終得到草酸亞鐵晶體。

(1)根據(jù)圖像信息可知40℃純度最高，加料時(shí)間在25min產(chǎn)品純度最高，分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%時(shí)產(chǎn)品純度最高，因此制備電池級(jí)草酸亞鐵晶體的最佳實(shí)驗(yàn)條件是溫度40℃，加料時(shí)間25min，分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%；故答案為：溫度40℃，加料時(shí)間25min，分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%。

(2)寫出“還原”過程中既是化合反應(yīng)又是氧化還原反應(yīng)的是鐵和硫酸鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵，其離子方程式Fe ＋ 2Fe3＋ = 3Fe2＋；故答案為：Fe ＋ 2Fe3＋ = 3Fe2＋。

(3)濾渣2中含有TiOSO4，進(jìn)行熱水解可以生成不溶于水的TiO2·H2O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiOSO4 + 2H2OTiO2·H2O↓+ H2SO4；故答案為：TiOSO4 + 2H2OTiO2·H2O↓ + H2SO4。

(4)過量氨水和硫酸亞鐵反應(yīng)生成氫氧化亞鐵和硫酸銨，因此流程圖中“濾液”經(jīng)處理后得到一種化肥，其化學(xué)式為(NH4)2SO4。 “一系列操作”指是過濾后需要洗滌干燥；故答案為：(NH4)2SO4；洗滌干燥。

(5)在②中溶液中發(fā)生2MnO4－+5H2C2O4+6H+ = 2Mn2++10CO2↑+8H2O，還有另一氧化還原反應(yīng)是亞鐵離子被酸性高錳酸根反應(yīng)，其離子方程式MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋= Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O，步驟③用KSCN溶液檢驗(yàn)其中微量的Fe3+，步驟④是亞鐵離子消耗高錳酸鉀V2 mL，根據(jù)MnO4－ — 5Fe2＋得到n(Fe2＋)= 5c mol·L1×V2×103L =5c×V2×103mol，因此固體樣品的純度為；故答案為：MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋= Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O；KSCN；。