Question

某研究小组利用工业生产钛白粉产生的废液（含有大量的Fe²⁺、H⁺、S和少量的Fe³⁺、TiO²⁺）生产乳酸亚铁，其工艺流程如图所示：

（1）反应Ⅰ中，铁屑与TiO²⁺反应的离子方程式为2TiO²⁺+Fe+4H⁺?2Ti³⁺+Fe²⁺+2H₂O，该反应的平衡常数表达式为K=______．
（2）反应Ⅱ需控制反应温度低于35℃，其目的是______，该反应的化学方程式是______．检验溶液A中是否含Fe²⁺的实验操作方法是______．
（3）已知：FeCO₃（s）?Fe²⁺（aq）+C（aq），试用平衡移动原理解释反应Ⅲ中生成乳酸亚铁的原因：______．
（4）结晶过程必须控制在一定的真空度条件下进行，原因是：______、______．

Answer 1

解：（1）根据化学平衡常数表达式，可以写出该反应的平衡常数表达式为：K=，故答案为：；

（2）反应Ⅱ需控制反应温度低于35℃，其目的是防止NH₄HCO₃分解（或减少Fe²⁺的水解）；该反应中，反应物是硫酸亚铁和碳酸氢铵，生成物是碳酸铁、二氧化碳，配平方程式为：FeSO₄+2NH₄HCO₃═FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑+（NH₄）₂SO₄；检验亚铁离子的方法是：取少量溶液A于试管中，滴入KSCN溶液，无明显现象，再滴入氯水，溶液呈血红色，证明有Fe²⁺；反之，不含有Fe²⁺
故答案为：防止NH₄HCO₃分解（或减少Fe²⁺的水解）；FeSO₄+2NH₄HCO₃═FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑+（NH₄）₂SO₄；取少量溶液A于试管中，滴入KSCN溶液，无明显现象，再滴入氯水，溶液呈血红色，证明有Fe²⁺；反之，不含有Fe²⁺；
（3）根据平衡移动原理，C与乳酸反应，其浓度降低，使平衡向右移动，碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁；
故答案为：C与乳酸反应，其浓度降低，使平衡向右移动，碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁；
（4）由于在真空度条件下，可以防止亚铁离子氧化，有利于水分的蒸发，故答案为：有利于水的蒸发　防止Fe²⁺被氧化．
分析：（1）反应物铁和生成物水在反应平衡常数中不写，该反应的平衡常数表达式是K=；
（2）碳酸氢铵热稳定性差，反应温度不宜太高；碳酸氢铵和硫酸亚铁反应生成了碳酸铁、二氧化碳和水；亚铁离子的检验方法；
（3）根据勒夏特列原理解释，乳酸和C反应，平衡向着使C增加的方向移动，即正向移动；
（4）结晶过程必须控制在一定的真空度条件下进行，有利于水的蒸发，且防止Fe²⁺被氧化．
点评：本题考查了乳酸亚铁晶体的制取，涉及了化学平衡常数书写、化学平衡原理的应用等知识，关键是认真分析题中信息，根据所学知识合理处理，本题难度稍大．