Question

某研究小組利用工業(yè)生產(chǎn)鈦白粉產(chǎn)生的廢液（含有大量的Fe²⁺、H⁺、S和少量的Fe³⁺、TiO²⁺）生產(chǎn)乳酸亞鐵，其工藝流程如圖所示：

（1）反應(yīng)Ⅰ中，鐵屑與TiO²⁺反應(yīng)的離子方程式為2TiO²⁺+Fe+4H⁺?2Ti³⁺+Fe²⁺+2H₂O，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=______．
（2）反應(yīng)Ⅱ需控制反應(yīng)溫度低于35℃，其目的是______，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是______．檢驗(yàn)溶液A中是否含F(xiàn)e²⁺的實(shí)驗(yàn)操作方法是______．
（3）已知：FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+C（aq），試用平衡移動原理解釋反應(yīng)Ⅲ中生成乳酸亞鐵的原因：______．
（4）結(jié)晶過程必須控制在一定的真空度條件下進(jìn)行，原因是：______、______．

Answer 1

解：（1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式，可以寫出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K=，故答案為：；

（2）反應(yīng)Ⅱ需控制反應(yīng)溫度低于35℃，其目的是防止NH₄HCO₃分解（或減少Fe²⁺的水解）；該反應(yīng)中，反應(yīng)物是硫酸亞鐵和碳酸氫銨，生成物是碳酸鐵、二氧化碳，配平方程式為：FeSO₄+2NH₄HCO₃═FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑+（NH₄）₂SO₄；檢驗(yàn)亞鐵離子的方法是：取少量溶液A于試管中，滴入KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再滴入氯水，溶液呈血紅色，證明有Fe²⁺；反之，不含有Fe²⁺
故答案為：防止NH₄HCO₃分解（或減少Fe²⁺的水解）；FeSO₄+2NH₄HCO₃═FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑+（NH₄）₂SO₄；取少量溶液A于試管中，滴入KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再滴入氯水，溶液呈血紅色，證明有Fe²⁺；反之，不含有Fe²⁺；
（3）根據(jù)平衡移動原理，C與乳酸反應(yīng)，其濃度降低，使平衡向右移動，碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵；
故答案為：C與乳酸反應(yīng)，其濃度降低，使平衡向右移動，碳酸亞鐵溶解得到乳酸亞鐵；
（4）由于在真空度條件下，可以防止亞鐵離子氧化，有利于水分的蒸發(fā)，故答案為：有利于水的蒸發(fā)　防止Fe²⁺被氧化．
分析：（1）反應(yīng)物鐵和生成物水在反應(yīng)平衡常數(shù)中不寫，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是K=；
（2）碳酸氫銨熱穩(wěn)定性差，反應(yīng)溫度不宜太高；碳酸氫銨和硫酸亞鐵反應(yīng)生成了碳酸鐵、二氧化碳和水；亞鐵離子的檢驗(yàn)方法；
（3）根據(jù)勒夏特列原理解釋，乳酸和C反應(yīng)，平衡向著使C增加的方向移動，即正向移動；
（4）結(jié)晶過程必須控制在一定的真空度條件下進(jìn)行，有利于水的蒸發(fā)，且防止Fe²⁺被氧化．
點(diǎn)評：本題考查了乳酸亞鐵晶體的制取，涉及了化學(xué)平衡常數(shù)書寫、化學(xué)平衡原理的應(yīng)用等知識，關(guān)鍵是認(rèn)真分析題中信息，根據(jù)所學(xué)知識合理處理，本題難度稍大．