题目内容
【题目】利用钛白粉厂废酸（主要含硫酸、Fe3+、Fe2+、TiO2+、Al3+）制备过二硫酸铵[(NH4)2S2O8]，同时回收TiO(OH)2的简要流程如下：
已知：i.部分离子完全生成氢氧化物沉淀的pH：
金属离子 | TiO2+ | Fe3+ | Fe2+ | Al3+ |
开始沉淀的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时，Fe2+部分生成Fe(II)氨络离子[Fe(NH3)2]2+。
请回答下列问题：
（1）加入适量铁的作用是______________________________________。
（2）生成TiO(OH)2的化学方程式是________________________________。
（3）滤渣I、滤渣Ⅱ中均含有的物质的化学式是___________________________。
（4）加入H2O2的目的是氧化除掉Fe(II)氨络离子[Fe(NH3)2]2+，配平下列离子方程式：
2[Fe(NH3)2]2+ +____________+4H2O +H2O2 =___________ + 4NH3·H2O 。
（5）常温下，电解液中含硫微粒主要存在形式与pH的关系如下图所示。
在阳极放电的离子主要为HSO4-，阳极区电解质溶液的pH范围为___________________________________
（6）已知Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34 ，当pH=10 时，求溶液中c(Al3+)=______________
（7）25℃，pH=3的(NH4)2SO4溶液中，计算2c(SO42-)- c(NH4+) =_______mol/L（列式即可）。
【答案】将Fe3+ 还原到Fe2+，避免Fe3+ 和TiO2+ 同时沉淀 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】
加入适量Fe粉，将废酸(主要含硫酸、Fe3+、Fe2+、TiO2+、Al3+)中的Fe3+转化为Fe2+除去，得到含有Fe2+、TiO2+、Al3+的酸性溶液，加入氨水调节pH=3，使TiO2+转化为TiO(OH)2沉淀以回收，过滤，滤液中含(NH4)2SO4、FeSO4和Al2(SO4)3溶液，再加氨水调节溶液pH=10，过滤除去氢氧化铝(滤渣I)，还有部分Fe(OH)2沉淀生成，少量的氢氧化亚铁被氧气氧化生成Fe(OH)3，得到(NH4)2SO4和[Fe(NH3)2]SO4溶液，加入H2O2氧化除去[Fe(NH3)2]SO4，反应为2[Fe(NH3)2]2++4OH-+4H2O+H2O2=2Fe(OH)3+4NH3·H2O，过滤除去Fe(OH)3(滤渣II)，得到(NH4)2SO4溶液，H2SO4酸化后电解生成(NH4)2S2O8，以此解答该题。
(1)根据题给部分离子完全生成氢氧化物沉淀的pH，加入适量Fe，可将Fe3+还原为Fe2+，避免Fe3+和TiO2+同时沉淀；
(2)生成TiO(OH)2的化学方程式为TiOSO4+2NH3·H2O=TiO(OH)2↓+(NH4)2SO4；
(3)由以上分析可知滤渣Ⅰ、滤渣Ⅱ均含有的物质的化学式为Fe(OH)3；
(4)H2O2有强氧化性，能氧化生成[Fe(NH3)2]2+生成Fe(OH)3沉淀，反应的离子方程式为2[Fe(NH3)2]2++4OH-+4H2O+H2O2=2Fe(OH)3+4NH3·H2O；
(5)根据图中电解液中含硫微粒主要存在形式与pH的关系，阳极放电的离子主要是HSO4-，则阳极区电解质溶液的pH范围应控制在0≤pH≤2；
(6)已知Ksp[Al(OH)3]=3.2×10-34 ，当pH=10 时，c(OH-)=10-4mol/L，则溶液中c(Al3+)=
mol/L=3.2×10-22 mol/L；
(7)25℃，pH=3的(NH4)2SO4溶液中，电荷守恒c(H+)+c(NH4+)=2c(SO42-)+c(OH-)，则2c(SO42-)-c(NH4+)= c(H+)- c(OH-)=（10-3-10-11）mol/L。
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