Question

工業制鈦白粉產生的廢液中含有大量FeSO₄、H₂SO₄和少量Fe₂(SO₄)₃、TiOSO₄，可利用酸解法生產補血劑乳酸亞鐵。其生產流程如下：

已知：TiOSO₄可溶于水，在水中電離為TiO²⁺和SO₄^2-。請回答下列問題：
（1）寫出TiOSO₄水解生成鈦酸H₄TiO₄的離子方程式                          。步驟①中加入足量鐵屑的目的是              。
（2）工業上由H₄TiO₄可制得鈦白粉TiO₂。TiO₂直接電解還原法（劍橋法）生產鈦 是一種較先進的方法，電解質為熔融的CaCl₂，原理如圖所示，陰極的電極反應為_______________。

（3）步驟②的離子方程式是                            ，所得副產品主要 是__________（填化學式）。
（4）步驟④的結晶過程中必須控制一定的真空度，原因是                     。
（5）乳酸可由乙烯經下列步驟合成：

上述合成路線的總產率為60%，乳酸與碳酸亞鐵反應轉化為乳酸亞鐵晶體的產率為90%，則生產468 kg乳酸亞鐵晶體（M＝234 g/mol）需要標準狀況下的乙烯        m³。

Answer 1

（1）TiO²⁺＋3H₂OH₄TiO₄＋2H⁺；將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，消耗溶液中的H⁺促進TiO²⁺水解（2）TiO₂＋4e^－==Ti＋2O^2-（3）Fe²⁺＋2HCO₃^-==FeCO₃↓＋CO₂↑＋H₂O；(NH₄)₂SO₄（4）防止Fe²⁺被空氣中的氧氣氧化（5）165.9

解析試題分析：（1）根據水解原理：鹽+水=酸+堿，則TiOSO₄水解生成鈦酸H₄TiO₄的離子方程式TiO²⁺＋3H₂OH₄TiO₄＋2H⁺；將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺，消耗溶液中的H⁺促進TiO²⁺水解（2）電解時，陰極上得電子發生還原反應，所以二氧化鈦得電子生成鈦和氧離子，故陰極電極反應：TiO₂＋4e^－==Ti＋2O^2-（3）NH₄HCO₃在溶液中電離出HCO₃^-離子，易電離生成碳酸根，碳酸根和亞鐵離子反應生成FeCO₃促進HCO₃^-電離，故離子方程式Fe²⁺＋2HCO₃^-==FeCO₃↓＋CO₂↑＋H₂O；所得的副產物為溶液中沒有參加反應的銨根離子和硫酸根離子形成的(NH₄)₂SO₄；（4）亞鐵離子易被氧氣氧化，所以步驟⑥必須控制一定的真空度，這樣有利于蒸發水還能防止Fe²⁺被氧化；（5）由題意知，乳酸生成乳酸亞鐵的摩爾比為2：1，設需要乙烯x m³，則反應生成468kg乳酸亞鐵晶體所需乙烯為×0.6×0.9×2=，x="165.9" m³。
考點：鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉變；離子方程式的書寫；電解原理；