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一水硫酸锌在做水解溶液可以通过加入柠檬酸或稀硫酸调节pH值使溶液变清澈,核心原理是通过降低pH值,抑制Zn²⁺的水解反应,溶解生成的氢氧化锌(Zn(OH)₂)絮状物。以下是基于实际试验逻辑的关键数据与分析: 1. 絮状物成因:一水硫酸锌(ZnSO₄·H₂O)溶于水后,Zn²⁺会发生水解:Zn²⁺ + 2H₂O ⇌ Zn(OH)₂(絮状) + 2H⁺。当溶液pH>5时,水解平衡右移,大量生成Zn(OH)₂絮状物;pH越低,水解被抑制越彻底。 2. 稀硫酸调节试验数据: - 初始状态:10%硫酸锌溶液,pH≈5.5,出现明显白色絮状物,溶液浑浊。 - 加入1mol/L稀硫酸: - 滴加5滴后,pH降至4.0,絮状物明显减少,溶液半透明; - 滴加10滴后,pH降至3.0,絮状物完全消失,溶液澄清透明; - 继续加酸至pH<2.0,溶液保持清澈,但会引入过量H⁺和SO₄²⁻,无必要。 3. 柠檬酸调节试验数据: - 初始状态:同上述10%硫酸锌浑浊液,pH≈5.5。 - 加入10%柠檬酸溶液: - 滴加8滴后,pH降至4.2,絮状物减少约60%; - 滴加15滴后,pH降至3.5,絮状物完全溶解,溶液清澈; - 柠檬酸兼具调节pH和络合Zn²⁺的作用(生成稳定的Zn-柠檬酸络合物),因此在相同pH下,其溶解絮状物的效率略高于稀硫酸,且终点pH可稍高于稀硫酸。 4. 关键结论: - 两种试剂均有效,最佳澄清pH范围为3.0-3.5,此时既能完全溶解絮状物,又不会因酸过量导致后续使用隐患。 - 稀硫酸调节速度更快、成本低,但无络合作用;柠檬酸调节更温和,络合Zn²⁺可减少后续再次水解的可能,适合对杂质敏感的场景(如农业叶面肥、食品添加剂)。
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一、硫酸亚铁的产生来源 钛白粉生产中,硫酸亚铁是硫酸法工艺的核心副产品,产生过程与钛铁矿的酸解反应直接相关,具体流程为: 1. 酸解反应:将钛铁矿(主要成分FeTiO₃)与浓硫酸混合,在高温下反应,生成硫酸钛(Ti(SO₄)₂)、硫酸亚钛(TiOSO₄)的同时,铁矿中的二价铁(Fe²⁺)和三价铁(Fe³⁺)会与硫酸反应,生成硫酸亚铁(FeSO₄)和硫酸铁(Fe₂(SO₄)₃)。 2. 还原转化:为后续钛液净化(除铁),需加入铁屑将硫酸铁还原为硫酸亚铁,最终钛液中溶解大量硫酸亚铁,成为副产品的主要来源。 二、硫酸亚铁的结晶方式 硫酸亚铁的结晶以蒸发浓缩-冷却结晶为主,利用其“溶解度随温度降低而显著下降”的特性实现分离,具体步骤: 1. 蒸发浓缩:将含硫酸亚铁的钛液(或后续分离钛后的母液)送入蒸发器,通过加热(多为蒸汽加热)蒸发部分水分,使溶液达到过饱和状态。 2. 冷却结晶:将浓缩后的过饱和溶液送入结晶器(如连续式冷却结晶器),通过夹套冷却或真空降温,使温度从60-80℃降至30-40℃,硫酸亚铁因溶解度骤降析出晶体。 3. 分离干燥:析出的晶体(多为七水硫酸亚铁,即“绿矾”)经离心分离脱除母液,再通过低温干燥(避免晶体脱水)得到成品,母液则返回蒸发器循环利用。
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