问题标题:
某种利用生产钛白废副产物硫酸亚铁溶液(含TiO2+离子)生产氧化铁黑(Fe3O4)的流程如下:已知:常温下Ti(OH)4的Ksp=7.94×10-54.回答下列问题:(1)沉淀池产生的滤渣除了Ti(OH)4外
问题描述:
某种利用生产钛白废副产物硫酸亚铁溶液(含TiO2+离子)生产氧化铁黑(Fe3O4)的流程如下:
已知:常温下Ti(OH)4的Ksp=7.94×10-54.
回答下列问题:
(1)沉淀池产生的滤渣除了Ti(OH)4外,主要成分是___.产生Ti(OH)4的离子方程式为___.
(2)在废副硫酸亚铁溶液沉淀池中发生反应的类型没有的是___(填标号).
A.置换反应 B.化合反应 C.分解反应 D.复分解反应
(3)氧化桶中发生的主要反应的化学方程式为___.
(4)本工艺的关键之一在于测定氧化桶流出的滤液中Fe3+和Fe2+的比例应略小于2:1,约为1.9:1.其主要的原因是___.
(5)沉淀池、氧化桶中通入的水蒸气除了加热升温加快反应外,还应该具有的作用是___.
(6)流程中“滤液”的最佳处理方式是___.
(7)热交换器的使用实现了能量在流程中的充分利用,降低了能耗,流程中可在热交换器中预热的物质是___.
黄家忠回答:
硫酸亚铁溶液(含TiO2+离子)加铁屑、氯化钙、水蒸气加热,同时水蒸气还可以搅拌反应物,使反应物充分反应,在加热条件下TiO2+水解生成Ti(OH)4,钙离子与硫酸根离子结合生成CaSO4•2H2O,过滤,滤渣为Ti(OH)4、CaSO4•2H2O,TiO2•xH2O,滤液主要含有FeCl2,滤液中通入空气同时加入石灰乳,再用水蒸气加热,亚铁离子部分被空气中氧气氧化成铁离子,通过压滤机得滤渣2主要为氢氧化亚铁和氢氧化铁的混合物,滤液中主要含有CaCl2可循环利用,滤渣2在65℃条件下加热可得氧化铁黑(Fe3O4),
(1)根据上面的分析可知,沉淀池产生的滤渣除了Ti(OH)4外,主要成分是CaSO4•2H2O,沉淀池产生Ti(OH)4的离子方程式为 TiO2++3H2O=Ti(OH)4↓+2H+(或Fe+TiO2++3H2O=Ti(OH)4↓+Fe2++H2↑ ),
故答案为:CaSO4•2H2O; TiO2++3H2O=Ti(OH)4↓+2H+(或Fe+TiO2++3H2O=Ti(OH)4↓+Fe2++H2↑ );
(2)根据上面的分析可知,沉淀池中发生的反应有化合、置换、复分解,没有发生分解反应,故选C;
(3)氧化桶中发生的主要反应是生成氢氧化亚铁,然后空气中氧气将氢氧化亚铁氧化成氢氧化铁,反应的化学方程式为Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,
故答案为:Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
(4)由于Fe2+容易被氧化,所以氧化桶流出的滤液中Fe3+和Fe2+的比例略小于2:1,约为1.9:1,
故答案为:Fe2+容易被氧化,应使其比例略高;
(5)沉淀池、氧化桶中通入的水蒸气除了加热升温加快反应外,还可以搅拌反应物,使反应物充分反应,
故答案为:搅拌反应物,使反应物充分反应;
(6)滤液中主要含有CaCl2,最佳处理方式是循环至沉淀池继续使用,
故答案为:循环至沉淀池继续使用;
(7)根据上面的分析可知,流程中可在热交换器中预热的物质是水、FeCl2溶液,
故答案为:水、FeCl2溶液.
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