Question

【題目】某廠廢酸主要含硫酸、Fe3+、Fe2+、TiO2+、Al3+，利用該廢液制備過二硫酸銨[(NH4)2S2O8]和TiO(OH)2的一種工藝流程如下:

已知:i.

金屬離子	TiO2+	Fe3+	Fe2+	Al3+
開始沉淀的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時，F(xiàn)e2+部分生成Fe(II)氨絡(luò)離子[Fe(NH3)2]2+。

請回答下列問題:

（1）試劑A為__________，其作用是____________。

（2）取少量TiO(OH)2，用稀鹽酸溶解，滴加少量KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象。再加入少量H2O2，出現(xiàn)微紅色。焙燒TiO(OH)2獲得的TiO2會發(fā)黃，發(fā)黃的雜質(zhì)可能是__________(填化學(xué)式)。

（3）濾渣I的主要成分除Fe(OH)2、Al(OH)3外，還含有__________(填化學(xué)式)。

（4）加入H2O2的目的是氧化除掉Fe(II)氨絡(luò)離子[Fe(NH3)2]2+，配平下列離子方程式:2[Fe(NH3)2]2++_____+4H2O+H2O2=______+4NH3·H2O

（5）過二硫酸銨中硫元素的化合價為__________。

（6）常溫下，含硫微粒主要存在形式與 pH的關(guān)系如下圖所示。

用惰性電極電解飽和NH4HSO4溶液制備過二硫酸銨時，在陽極放電的離子主要為HSO4-，則陽極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH范圍為____<pH<____，其電極反應(yīng)式為____________

Answer 1

【答案】鐵粉 將Fe3+還原為Fe2+，避免Fe3+和TiO2+同時沉淀 Fe2O3 Fe(OH)3 4OH- 2Fe(OH)3 +6 0 2 2HSO4--2e-=S2O82-+2H+

【解析】

廢酸中主要含硫酸、Fe3+、Fe2+、TiO2+、Al3+，利用該廢液制備過二硫酸銨[(NH4)2S2O8]和TiO(OH)2。根據(jù)流程圖，用氨水調(diào)節(jié)pH=3得到TiO(OH)2，而此時鐵離子也會形成沉淀，因此需要將鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，因此試劑A為鐵粉；濾液中加入氨水調(diào)節(jié)pH=10，得到的沉淀有氫氧化亞鐵和氫氧化鋁(濾渣I)；濾液中含有部分Fe(II)氨絡(luò)離子[Fe(NH3)2]2+，因此加入雙氧水將亞鐵離子氧化形成氫氧化鐵沉淀(濾渣II)；再在濾液中加入硫酸酸化后電解得到過二硫酸銨[(NH4)2S2O8]。據(jù)此分析解答。

(1)根據(jù)上述分析，試劑A為鐵粉，主要作用是將Fe3+還原為Fe2+，避免Fe3+和TiO2+同時沉淀，故答案為：鐵粉；將Fe3+還原為Fe2+，避免Fe3+和TiO2+同時沉淀；

(2)取少量TiO(OH)2，用稀鹽酸溶解，滴加少量KSCN溶液后無明顯現(xiàn)象。再加入少量H2O2，出現(xiàn)微紅色，說明溶液中含有少量Fe3+。因此焙燒TiO(OH)2獲得的TiO2會發(fā)黃，發(fā)黃的雜質(zhì)為Fe2O3，故答案為：Fe2O3；

(3)根據(jù)(2)的提示，濾液中還含有少量的Fe3+，且pH=3時，鐵離子不能完全沉淀，因此pH=10時產(chǎn)生的濾渣I的主要成分除Fe(OH)2、Al(OH)3外，還含有少量的Fe(OH)3，故答案為：Fe(OH)3；

(4)在堿性溶液中，加入H2O2的目的是氧化除掉Fe(II)氨絡(luò)離子[Fe(NH3)2]2+得到氫氧化鐵沉淀，根據(jù)化合價升降守恒，配平后的離子方程式為2[Fe(NH3)2]2++4OH-+4H2O+H2O2=2Fe(OH)3+4NH3·H2O，故答案為：4OH-；2Fe(OH)3；

(5)過二硫酸銨[(NH4)2S2O8]中N元素為-3價，H元素為+1價，O元素為-2價，根據(jù)正負(fù)化合價的代數(shù)和為0，得到硫元素的化合價為+6，故答案為：+6；

(6)根據(jù)常溫下，含硫微粒主要存在形式與 pH的關(guān)系圖，陽極放電的離子主要是HSO4-，則陽極區(qū)電解質(zhì)溶液的pH范圍應(yīng)控制在0～2，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，HSO4-放電轉(zhuǎn)化為S2O82-，則陽極的電極反應(yīng)為：2HSO4--2e-═S2O82-+2H+，故答案為：0；2；2HSO4--2e-═S2O82-+2H+。