题目内容
【题目】钛矿工业中会排放出酸性废水。含石TiO2+、Fe2+、Fe3+离子，其综合利用如下：
已知：TiO2+易水解,只能存在于强酸性溶液中。
（1）写出步骤Ⅰ发生反应的离子方程式___________。
（2）步骤Ⅰ后所得溶液中Fe2+的检验方法是___________。
（3）从溶液中得到FeSO4·7H2O的操作是___________、___________、过滤、洗涤。步骤Ⅲ中反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是___________。
（4）步骤Ⅳ发生反应的化学方程式为___________。
（5）步骤Ⅲ中,FeCO3达到溶解平衡时，若室温下测得溶液的pH为8.5，c(Fe2+)=1×10-6mol·L-1。试判断所得的FeCO3中___________(填“有”或“没有”）（己知Fe(OH)2（已知Fe(OH)2的Ksp为8×10-16）
（6）向“富TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末得到固体TiO2·nH2O。请用化学原理解释其原因。___________
【答案】 2Fe3+＋Fe＝3Fe2+ 取少量溶液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，振荡，溶液不变色；再加入几滴氯水，溶液变红色（或取少量溶液于试管中，滴入几滴铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀） 蒸发浓缩 冷却结晶 防止NH4HCO3受热分解 4FeCO3＋O2 
2Fe2O3＋4CO2 没有 因为存在TiO2+＋(n+1) H2O
TiO2·nH2O＋2H+，当加入Na2CO3后，CO
结合H+，c(H+)减小，TiO2+水解平衡正向移动（3分）
【解析】钛矿工业中的酸性废水富含Ti、Fe等元素，含有TiO2+、Fe2+、Fe3+等离子，加入铁粉还原铁离子得到亚铁离子，通过蒸发浓缩、冷却结晶过滤洗涤、干燥得到硫酸亚铁晶体，配制成溶液调节溶液pH5～5.8范围内，加入足量碳酸氢铵，过滤得到碳酸亚铁沉淀，在坩埚中灼烧得到氧化铁，过滤后得到富含的TiO2+溶液，加入Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c（H+），使平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2n H2O+2H+向生成TiO2n H2O的方向移动，可得到TiO2粗产品，则
（1）根据以上分析可知步骤Ⅰ发生反应的离子方程式为2Fe3+＋Fe＝3Fe2+；（2）检验亚铁离子的实验操作是：取少量溶液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，振荡，溶液不变色；再加入几滴氯水，溶液变红色（或取少量溶液于试管中，滴入几滴铁氰化钾溶液，生成蓝色沉淀）；（3）从溶液中得到FeSO4·7H2O的操作属于得到溶质固体，方法是蒸发浓缩、冷却结晶过滤；由于防止NH4HCO3受热分解，因此步骤Ⅲ中反应温度一般需控制在35℃以下；（4）步骤Ⅳ发生的反应是碳酸亚铁受热分解，反应的方程式为4FeCO3＋O2
2Fe2O3＋4CO2；（5）室温下测得溶液的pH为8.5，c（OH-）=1014 /108.5=1×10-5.5，由题中数据可知，溶液中c（Fe2+）c2（OH-）=1×10-6×（1×10-5.5）2=1×10-17＜Ksp[Fe（OH）2]=8×10-16，故无Fe（OH）2沉淀生成；（6）富含的TiO2+溶液，加入Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c（H+），使平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2n H2O+2H+向生成TiO2n H2O的方向移动，可得到TiO2粗产品。
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