利用酸解法制钛白粉产生的废液[含有大量FeSO4、H2SO4和少量Fe2（SO4）3、TiOSO4]，生产铁红和补血剂乳酸亚铁．其生产步骤如图：已知：TiOSO4可溶于水，在水中可以电离为TiO2+和SO42-．请回答：

Question

利用酸解法制钛白粉产生的废液[含有大量FeSO₄、H₂SO₄和少量Fe₂（SO₄）₃、TiOSO₄]，生产铁红和补血剂乳酸亚铁．其生产步骤如图：

已知：TiOSO₄可溶于水，在水中可以电离为TiO²⁺和SO₄^2-．
请回答：
（1）步骤①中分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作是___．
（2）滤渣的主要成分为TiO₂•xH₂O，写出TiOSO₄水解生成TiO₂•xH₂O的化学方程式___．
（3）硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫，该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为___．
（4）用平衡移动的原理解释步骤⑤中加乳酸能得到乳酸亚铁的原因___．
（5）步骤④的离子方程式是___．
（6）步骤⑥必须控制一定的真空度，原因是有利于蒸发水以及___．
（7）为测定步骤②中所得晶体中FeSO₄•7H₂O的质量分数，取晶体样品a g，溶于稀硫酸配成100.00mL溶液，取出20.00mL溶液，用KMnO₄溶液滴定（杂质与KMnO₄不反应）．若消耗0.1000mol•L^-1 KMnO₄溶液20.00mL，所得晶体中FeSO₄•7H₂O的质量分数为___（用含a的代数式表示）．

Answer 1

废液中含有大量FeSO₄、H₂SO₄和少量Fe₂（SO₄）₃、TiOSO₄，加铁屑，Fe与H₂SO₄和少量Fe₂（SO₄）₃反应生成FeSO₄，TiOSO₄水解生成TiO₂•xH₂O，过滤，滤渣为TiO₂•xH₂O、Fe，滤液为FeSO₄，FeSO₄溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到硫酸亚铁晶体，脱水、煅烧得到氧化铁；FeSO₄溶液中加碳酸氢铵碳酸亚铁沉淀、硫酸铵和二氧化碳，碳酸亚铁沉淀加乳酸溶解生成乳酸亚铁溶液和二氧化碳，乳酸亚铁溶液通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到乳酸亚铁晶体；
（1）分离硫酸亚铁溶液和滤渣的操作是过滤，故答案为：过滤；
（2）TiOSO₄水解生成TiO₂•xH₂O的化学方程式为：TiOSO₄+（x+1）H₂O═TiO₂•xH₂O↓+H₂SO₄，故答案为：TiOSO₄+（x+1）H₂O═TiO₂•xH₂O↓+H₂SO₄；
（3）硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫的方程式为：4FeSO₄+O₂(高温.)/()2Fe₂O₃+4SO₃，氧化剂是氧气，还原剂是氧化铁，所以氧化剂和还原剂的物质的量之比为1：4，
故答案为：1：4；
（4）根据碳酸铁的沉淀溶解平衡原理：FeCO₃（s）⇌Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），加入乳酸，这样CO₃^2-与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液，
故答案为：FeCO₃（s）⇌Fe²⁺（aq）+CO₃^2-（aq），CO₃^2-与乳酸反应浓度降低，平衡向右移动，使碳酸亚铁溶解得到乳酸亚铁溶液；
（5）步骤④的离子方程式是Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑，故答案为：Fe²⁺+2HCO₃^-═FeCO₃↓+H₂O+CO₂↑；
（6）亚铁离子易被氧气氧化，所以步骤⑥必须控制一定的真空度，这样有利于蒸发水还能防止Fe²⁺被氧化，故答案为：防止Fe²⁺被氧化；
（7）亚铁离子会被高锰酸钾氧化为三价铁离子，本身被还原为+2价的锰离子，根据电子守恒，即5FeSO₄•7H₂O～KMnO₄，根据消耗0.1000mol•L^-1 KMnO₄溶液20.00mL，所以晶体中FeSO₄•7H₂O的质量分数=(0.100mol/L×0.02L×5×5×278g/mol)/(a)×100%=(13.9)/(a)，故答案为：(13.9)/(a)．