Question

19．草酸亞鐵（ FeC₂O₄ ）廣泛用于涂料、染料及感光材料的生產(chǎn)，也是合成鋰離子電池正極材料的原料． 某工廠采用煉鋼廠的脫硫渣（主要成分為 Fe₂O₃ ）生產(chǎn)電、池級(jí)草酸亞鐵品體的工藝流程如下：
（ 1 ）“還原”過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe十2H⁺=Fe²⁺十H₂↑
（2）濾渣2中含有的 TiOSO₄水解能生成 H₂TiO₃沉淀，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiOSO₄+H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄．
（3 ）“濾液”經(jīng)處理后得到一種農(nóng)業(yè)上常用的化肥，其名稱是硫酸銨
（4 ）流程圖中“□”應(yīng)進(jìn)行的操作步驟的名稱是洗滌、干燥．
（ 5 ）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：反應(yīng)溫度為40℃、加料時(shí)間為25min、分散劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%．
（6）草酸亞鐵晶體（ FeC₂O₄•2H₂O）純度的測(cè)定：準(zhǔn)確稱取ωg草酸亞鐵晶體于錐形瓶中，加入一定量的稀硫酸溶解，并加熱至50℃，用 c mol•L^-1KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，用去 V mL標(biāo)準(zhǔn)溶液．滴定反應(yīng)為（未配平）：
FeC₂O₄•2H₂O+KMnO₄+H₂S0₄→Fe₂（SO₄）₃+CO₂↑+MnSO₄+K₂SO₄+H₂O，則 FeC₂O₄•2H₂O的純度為$\frac{30cV}{ω}$% （用含有ω、c、V的代數(shù)式表示）．

Answer 1

分析 脫硫渣（主要成分為 Fe₂O₃ ）用硫酸溶解，過(guò)濾除去不溶物，濾液中主要含有硫酸鐵、硫酸等，進(jìn)入鐵粉還原得到硫酸亞鐵，過(guò)濾分離，濾液中通入氨氣，得到氫氧化亞鐵沉淀，過(guò)濾分離，濾液中含有硫酸銨，氫氧化亞鐵與草酸化合得到草酸亞鐵，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥得到草酸亞鐵晶體．
（1）硫酸鐵與Fe反應(yīng)生成硫酸亞鐵，硫酸與Fe反應(yīng)生成硫酸亞鐵與氫氣；
（2）TiOSO₄水解能生成 H₂TiO₃沉淀，還生成硫酸；
（3）濾液中含有硫酸銨；
（4）過(guò)濾后，再經(jīng)過(guò)洗滌、干燥得到草酸亞鐵晶體；
（5）應(yīng)選擇純度最高時(shí)的溫度、加料時(shí)間、分散劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）反應(yīng)方程式為：10FeC₂O₄•2H₂O+6KMnO₄+24 H₂SO₄=5Fe₂（SO₄）₃+20 CO₂↑+6MnSO₄+3K₂SO₄+24H₂O，結(jié)合方程式計(jì)算．

解答 解：脫硫渣（主要成分為 Fe₂O₃ ）用硫酸溶解，過(guò)濾除去不溶物，濾液中主要含有硫酸鐵、硫酸等，進(jìn)入鐵粉還原得到硫酸亞鐵，過(guò)濾分離，濾液中通入氨氣，得到氫氧化亞鐵沉淀，過(guò)濾分離，濾液中含有硫酸銨，氫氧化亞鐵與草酸化合得到草酸亞鐵，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、干燥得到草酸亞鐵晶體．
（1）“還原”過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式還有：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（2）TiOSO₄水解能生成 H₂TiO₃沉淀，還生成硫酸，反應(yīng)方程式為：TiOSO₄+H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄，
故答案為：TiOSO₄+H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄；
（3）濾液中含有硫酸銨，經(jīng)處理后得到一種農(nóng)業(yè)上常用的化肥，
故答案為：硫酸銨；
（4）過(guò)濾后，再經(jīng)過(guò)洗滌、干燥得到草酸亞鐵晶體，
故答案為：洗滌、干燥；
（5）從圖象可知，反應(yīng)溫度40℃純度最高，在加料時(shí)間為 25min、分散劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，純度最佳，
故答案為：40；25；20%；
（6）配平后反應(yīng)方程式為：10FeC₂O₄•2H₂O+6KMnO₄+24 H₂SO₄=5Fe₂（SO₄）₃+20 CO₂↑+6MnSO₄+3K₂SO₄+24H₂O，可知n（FeC₂O₄•2H₂O）=$\frac{10}{6}$n（KMnO₄）=$\frac{10}{6}$×V×10^-3 L×c mol•L^-1，
故m（FeC₂O₄•2H₂O）=$\frac{10}{6}$×V×10^-3 L×c mol•L^-1×180g/mol=0.3cV g，
故FeC₂O₄•2H₂O的純度為$\frac{0.3cVg}{ωg}$×100%=$\frac{30cV}{ω}$%，
故答案為：$\frac{30cV}{ω}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)準(zhǔn)備工藝流程、物質(zhì)含量測(cè)定、物質(zhì)的分離提純、對(duì)條件控制的選擇、氧化還原反應(yīng)滴定等，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．