Question

【題目】利用鈦白粉廠廢酸（主要含硫酸、Fe3+、Fe2+、TiO2+、Al3+）制備過二硫酸銨[(NH4)2S2O8]，同時(shí)回收TiO(OH)2的簡(jiǎn)要流程如下：

已知：i.部分離子完全生成氫氧化物沉淀的pH：

金屬離子	TiO2+	Fe3+	Fe2+	Al3+
開始沉淀的PH	1.2	1.9	7.0	3.2
沉淀完全的pH	2.8	3.1	9.4	4.7

ii.pH>7時(shí)，Fe2+部分生成Fe(II)氨絡(luò)離子[Fe(NH3)2]2+。

請(qǐng)回答下列問題：

（1）加入適量鐵的作用是________________________。

（2）生成TiO(OH)2的化學(xué)方程式是____________________。

（3）濾渣I、濾渣Ⅱ中均含有的物質(zhì)的化學(xué)式是________

（4）加入H2O2的目的是氧化除掉Fe(II)氨絡(luò)離子[Fe(NH3)2]2+，配平下列離子方程式：2[Fe(NH3)2]2++____________+4H2O +H2O2=___________+ 4NH3·H2O。

（5）常溫下，電解液中含硫微粒主要存在形式與pH的關(guān)系如下圖所示。

在陽(yáng)極放電的離子主要為HSO4-，陽(yáng)極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH范圍為_________

（6）已知Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34 ，當(dāng)pH=10 時(shí)，求溶液中c(Al3+)=___________

（7）25℃，pH=3的(NH4)2SO4溶液中，計(jì)算2c(SO42-)- c(NH4+) =___________（列式即可）

Answer 1

【答案】將Fe3+ 還原到Fe2+，避免Fe3+ 和TiO2+ 同時(shí)沉淀 TiOSO4+2 NH3·H2O=(NH4)2SO4 +TiO(OH)2 ↓ Fe(OH)3 4OH- 2Fe(OH)3 0≤PH≤2 3.2×10-22 10-3-10-11

【解析】

根據(jù)流程結(jié)合題干信息，廢酸液與鐵粉反應(yīng)生成Fe2+，調(diào)節(jié)pH=3使TiO2+生成TiO(OH)2沉淀；在調(diào)節(jié)pH=10，使Fe2+生成氫氧化亞鐵沉淀，沉淀與空氣接觸有氫氧化鐵生成；pH>7時(shí)，Fe2+部分生成Fe(II)氨絡(luò)離子[Fe(NH3)2]2+，加入過氧化氫，氧化為氫氧化鐵沉淀；加入硫酸，電解生成(NH4)2S2O8。

（1）廢酸液中含有Fe3+，加入適量鐵可與Fe3+反應(yīng)生成Fe2+，避免Fe3+ 和TiO2+ 同時(shí)沉淀；

（2）TiO2+與氨水反應(yīng)生成TiO(OH)2沉淀和銨根離子，方程式為TiOSO4+2 NH3·H2O =(NH4)2SO4 +TiO(OH)2 ↓；

（3）調(diào)節(jié)pH為10時(shí)，溶液中的Fe2+變?yōu)闅溲趸瘉嗚F沉淀，遇到空氣，部分被氧化為氫氧化鐵，則濾渣I為氫氧化亞鐵、氫氧化鐵；pH>7時(shí)，Fe2+部分生成Fe(II)氨絡(luò)離子[Fe(NH3)2]2+，加入過氧化氫時(shí)，+2的Fe變?yōu)?/span>+3，生成氫氧化鐵沉淀，濾渣Ⅱ為氫氧化鐵，則濾渣I、濾渣Ⅱ中均含有的物質(zhì)為Fe(OH)3；

（4）H2O2與Fe(II)氨絡(luò)離子[Fe(NH3)2]2+反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和一水合氨，方程式為2[Fe(NH3)2]2++4OH-+4H2O +H2O2= 2Fe(OH)3+ 4NH3·H2O；

（5）根據(jù)流程可知，陽(yáng)極區(qū)電解的產(chǎn)物為(NH4)2S2O8，且HSO4-放電，結(jié)合圖像可知，pH的范圍為0≤pH≤2；

（6）已知Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)×c3(OH-)=3.2×10-34 ，pH=10時(shí)，c(OH-)=×10-4 mol/L，帶入關(guān)系式，則c(Al3+)=3.2×10-22 mol/L；

（7）根據(jù)溶液呈電中性，c(NH4+) +c(H+)=2c(SO42-)+c(OH-)，則2c(SO42-)- c(NH4+) = c(H+)- c(OH-)=10-3-10-11 mol/L。