Question

【题目】火电厂粉煤灰的主要成分为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等。某研究小组对其进行综合处理的流程如图所示：

已知：①“酸浸”后钛主要以TiOSO4的形式存在，强电解质TiOSO4在溶液中仅能电离出SO42-和TiO2+，TiO2+在80℃左右水解生成TiO2·xH2O。

②已知FeSO4在不同温度下的溶解度和析出晶体的组成如下表：

回答下列问题：

（1）加快“酸浸”速率的措施有哪些？写出一条即可___，滤渣1的主要成分为___(填化学式)。

（2）“反应”时加入铁粉的作用为___（用离子方程式表示）。

（3）“结晶”时，若要获得FeSO4·7H2O，则对溶液进行的操作是：蒸发浓缩，___，过滤，洗涤，干燥。

（4）“水解”反应的离子方程式为____。

（5）实验室用MgCl2·6H2O制备MgCl2固体，在加热的同时要不断通入___(填化学式，下同)若不通入该物质，最终得到的产物中可能含有___。

Answer 1

【答案】微热（或将煤灰放入石绒棉中） SiO2 2Fe3++Fe=3Fe2+ 冷却到50℃以下结晶 TiO2++(x+1)H2OTiO2·xH2O+2H+ HCl MgO或Mg（OH）Cl

【解析】

粉煤灰的主要成分为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO、TiO2等，加入硫酸酸溶过滤得到滤渣1和滤液，氧化铝溶解生成硫酸铝，氧化亚铁溶解生成硫酸亚铁，氧化铁溶解生成硫酸铁，氧化镁溶解生成硫酸镁，“酸浸”后钛主要以TiOSO4形式存在，滤渣为SiO2，加入铁粉还原铁离子生成亚铁离子，结晶析出硫酸亚铁晶体，过滤，得到滤液1含硫酸铝、硫酸镁、TiOSO4、少量硫酸亚铁，水解过滤，TiOSO4生成TiO2xH2O，经酸洗水洗干燥和灼烧后得到TiO2，滤液2中含硫酸铝和硫酸镁、少量硫酸亚铁，加入过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，调节溶液pH使铝离子和铁离子全部沉淀，过滤得到滤渣2为氢氧化铁和氢氧化铝沉淀，滤液3含硫酸镁，据此分析。

（1）该反应为固液反应，若要加快“酸浸”的速率，可通过加热提高化学反应速率，也可将煤灰放入石绒棉中，增大反应接触面积，提高化学反应速率；由上述分析可知，滤渣主要为SiO2；

（2）因需要将Fe3+转化为Fe2+以FeSO4·7H2O结晶除去，故加入铁粉的目的是将三价铁转化为二价铁，其离子反应方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+；

（3）由题干表格可知，FeSO4在50℃以下主要析出晶体为FeSO4·7H2O，若要获得FeSO4·7H2O，则对溶液进行的操作是：蒸发浓缩，冷却到50℃以下结晶，过滤，洗涤，干燥；

（4）水解过程中，TiOSO4生成TiO2xH2O，因“强电解质TiOSO4在溶液中仅能电离出SO42-和TiO2+，TiO2+在80℃左右水解生成TiO2·xH2O”，故该反应的离子方程式为：TiO2++(x+1)H2OTiO2·xH2O+2H+；

（5）MgCl2·6H2O制备MgCl2固体，在加热过程中，MgCl2中Mg2+水解程度增大，生成的HCl随着浓度增加会溢出，导致最终所得固体中含有MgO或Mg(OH)Cl，因此在加热的同时要不断通入HCl气体，以此抑制MgCl2的水解，从而获得MgCl2固体。