Question

高純超微細草酸亞鐵可用于合成新型鋰電池電極材料，工業(yè)上可利用提取鈦白粉的副產(chǎn)品綠礬（FeSO₄?7H₂O）通過下列反應(yīng)制備：
FeSO₄+2NH₃?H₂O=Fe（OH）₂↓+（NH₄）₂SO₄
Fe（OH）₂+H₂C₂O₄=FeC₂O₄+2H₂O
（1）綠礬中含有一定量的TiOSO₄雜質(zhì)．將綠礬溶于稀硫酸，加入鐵粉、攪拌、充分
反應(yīng)并保持一段時間，過濾，可得純凈的FeSO₄溶液．在上述過程中，TiOSO₄能與水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H₂TiO₃沉淀，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

；加入鐵粉的作用有

 

、

 

．
（2）由純凈的FeSO₄溶液制取FeC₂O₄時，需在真空環(huán)境下進行，原因是

 

．FeC₂O₄生成后，為提高產(chǎn)品純度，還需調(diào)節(jié)溶液pH=2，若pH過低，則導(dǎo)致FeC₂O₄的產(chǎn)率

 

（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
（3）將含有FeC₂O₄的混合液過濾，將產(chǎn)品先用水洗滌，再用無水乙醇清洗．無水乙醇的作用是

 

、

 

．
（4）某研究小組欲從某化工殘渣（主要成分為Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）出發(fā)，先制備較純凈的FeSO₄溶液，再合成FeC₂O₄．請補充完整由該化工殘渣制備較純凈的FeSO₄溶液的實驗步驟（可選用的試劑：鐵粉、稀硫酸和NaOH溶液）：向一定量該化工殘渣中加入足量的稀硫酸充分反應(yīng)，過濾，

 

，過濾，得到較純凈的FeSO₄溶液．

Answer 1

考點：物質(zhì)的分離、提純的基本方法選擇與應(yīng)用,化學(xué)平衡的影響因素,制備實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題,元素及其化合物

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物寫出化學(xué)方程式；Fe²⁺具有較強的還原性，F(xiàn)e可以與氫離子反應(yīng)調(diào)節(jié)PH；
（2）Fe²⁺被具有很強的還原性，含有Fe²⁺的氫氧化亞鐵、FeC₂O₄等均容易被空氣中的氧氣氧化，氫氧化亞鐵能與氫離子發(fā)生反應(yīng)；
（3）乙醇具有揮發(fā)性，與水相比洗滌后干燥較快，可以降低產(chǎn)品的損耗；
（4）某研究小組欲從某化工殘渣（主要成分為Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）出發(fā)，先制備較純凈的FeSO₄溶液，弄清楚其思路，向一定量該化工殘渣中加入足量加入足量的稀硫酸充分反應(yīng)，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃均會與硫酸反應(yīng)，分別生成Fe₂（SO₄）₂和Al₂（SO₄）₂，SiO₂不反應(yīng)，先過濾把SiO₂除去；然后加入過量氫氧化鈉溶液讓鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，從而除掉鋁離子，然后加稀硫酸溶解氫氧化鐵沉淀，最后加鐵粉還原．

解答： 解：（1）反應(yīng)物為TiOSO₄和2H₂O，已知為產(chǎn)物為H₂TiO₃，根據(jù)據(jù)原子守恒可知另一產(chǎn)物為硫酸，因此化學(xué)方程式為：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄；由于Fe²⁺被具有很強的還原性，容易被氧化為Fe³⁺，鐵粉的還原性比Fe²⁺強，因此可以防止Fe²⁺被氧化，另外Fe能與H⁺反應(yīng)生成Fe²⁺，降低了氫離子的濃度，
故答案為：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄；防止Fe²⁺被氧化、調(diào)節(jié)溶液pH；
（2）由純凈的FeSO₄溶液制取FeC₂O₄時，反應(yīng)中的Fe（OH）₂等物質(zhì)具有強還原性，容易被空氣中的氧氣氧化，所以要在真空中進行，中間產(chǎn)物Fe（OH）₂能與H⁺，如果溶液酸性過強，則會使FeC₂O₄的產(chǎn)率下降，
故答案為：避免生成的Fe（OH）₂等物質(zhì)被氧化；偏低；
（3）無論水洗還是醇洗目的都是除去產(chǎn)品表面吸附的雜質(zhì)，乙醇具有揮發(fā)性，與水相比洗滌后干燥較快，可以降低產(chǎn)品的損耗等優(yōu)點，
故答案為：除去固體表面的雜質(zhì)、使產(chǎn)品快速干燥、減少產(chǎn)品的損耗等；
（4）向一定量該化工殘渣中加入足量加入足量的稀硫酸充分反應(yīng)后，二氧化硅不反應(yīng)過濾除掉，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃均會與硫酸反應(yīng)分別生成Fe₂（SO₄）₂和Al₂（SO₄）₂，然后加入過量氫氧化鈉溶液讓鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，過濾得到氫氧化鐵沉淀，然后加稀硫酸溶解氫氧化鐵沉淀，最后加入過量的鐵粉把硫酸鐵還原為硫酸亞鐵，最后過濾掉過量部分的鐵粉，即可得到較純凈的FeSO₄溶液，
故答案為：向濾液中滴加過量的NaOH溶液，過濾，充分洗滌固體，向固體中加入足量稀硫酸至固體完全溶解，再加入足量的鐵粉，充分攪拌后．

點評：本題考查氧化還原反應(yīng)、離子除雜等相關(guān)知識，突出檢驗學(xué)生信息收集、整合、分析問題解決問題的能力，試題開放性強，有些答案不唯一，整體難度較大．