Question

11．TiO₂用途非常廣泛，工業(yè)上用鈦鐵精礦（FeTiO₃）提煉TiO₂的工藝流程如圖：

（1）寫(xiě)出硫酸酸浸溶解鈦鐵精礦的離子方程式FeTiO₃+6H⁺=Fe²⁺+Ti⁴⁺+3H₂O，酸浸時(shí)為了提高浸出率，可以采取的措施有增大硫酸濃度/升高溫度/邊加硫酸邊攪攔/增加浸出時(shí)間等．（任寫(xiě)二種）
（2）鈦鐵精礦酸浸后冷卻、結(jié)晶得到的副產(chǎn)物A為FeSO₄•7H₂O，結(jié)晶析出A時(shí)，為保持較高的酸度不能加水，其原因可能為防止Ti（SO₄）₂水解、減少FeSO₄•7H₂O的溶解量．
（3）濾液水解時(shí)往往需加大量水稀釋同時(shí)加熱，其目的是促進(jìn)Ti⁴⁺水解趨于完全，得到更多的H₂TiO₃沉淀．
（4）上述工藝流程中體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的是水解得到的稀硫酸可以循環(huán)使用．
（5）工業(yè)上將TiO₂和炭粉混合加熱氯化生成的TiCl₄，然后在高溫下用金屬鎂還原TiCl₄得到金屬鈦，寫(xiě)出TiO₂制備Ti的化學(xué)方程式：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂．

Answer 1

分析 鈦鐵精礦（FeTiO₃）中加入稀硫酸，冷卻、結(jié)晶、經(jīng)充分反應(yīng)后過(guò)濾，所得濾液中含有Ti⁴⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等離子，濾渣為硫酸亞鐵晶體，Ti⁴⁺水解生成H₂TiO₃和稀硫酸，過(guò)濾，得到沉淀B為H₂TiO₃，煅燒H₂TiO₃得到TiO₂產(chǎn)品，
（1）FeTiO₃與氫離子反應(yīng)生成Fe²⁺、Ti⁴⁺、H₂O；提高浸出率可從濃度、溫度等影響化學(xué)反應(yīng)速率的角度解答；
（2）根據(jù)流程分析可知副產(chǎn)物A為 FeSO₄•7H₂O，注意防止水解；
（3）加水稀釋、加熱均能促進(jìn)TiO²⁺水解；
（4）根據(jù)流程可知稀硫酸循環(huán)使用；
（5）高溫下，TiO₂和碳粉、氯氣反應(yīng)生成TiCl₄和CO；在高溫下用金屬鎂還原TiCl₄得到金屬鈦和氯化鎂．

解答 解：鈦鐵精礦（FeTiO₃）中加入稀硫酸，冷卻、結(jié)晶、經(jīng)充分反應(yīng)后過(guò)濾，所得濾液中含有TiO²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等離子，濾渣為硫酸亞鐵晶體，TiO²⁺水解生成H₂TiO₃和稀硫酸，過(guò)濾，得到沉淀B為H₂TiO₃，煅燒H₂TiO₃得到TiO₂產(chǎn)品，
（1）FeTiO₃與氫離子反應(yīng)生成Fe²⁺、Ti⁴⁺、H₂O，其反應(yīng)的離子方程式為FeTiO₃+6H⁺=Fe²⁺+Ti⁴⁺+3H₂O，提高浸出率，可增大硫酸濃度、升高溫度、邊加硫酸邊攪攔、增加浸出時(shí)間等，
故答案為：FeTiO₃+6H⁺=Fe²⁺+Ti⁴⁺+3H₂O；增大硫酸濃度/升高溫度/邊加硫酸邊攪攔/增加浸出時(shí)間等；
（2）由流程分析可知副產(chǎn)物A為 FeSO₄•7H₂O，因亞鐵離子易水解，且水解呈酸性，為防止水解，應(yīng)保持較大的酸度，
故答案為：FeSO₄•7H₂O；防止Ti（SO₄）₂水解、減少FeSO₄•7H₂O的溶解量；
（3）加水稀釋、加熱均能促進(jìn)Ti⁴⁺水解，所以濾液水解時(shí)往往需加大量水稀釋同時(shí)加熱，促進(jìn)Ti⁴⁺水解趨于完全，得到更多的H₂TiO₃沉淀，
故答案為：促進(jìn)Ti⁴⁺水解趨于完全，得到更多的H₂TiO₃沉淀；
（4）由流程可知：解鈦鐵精礦需要加入稀硫酸，TiO²⁺水解時(shí)生成H₂TiO₃和稀硫酸，則稀硫酸可以循環(huán)使用，符合綠色化學(xué)理念，
故答案為：水解得到的稀硫酸可以循環(huán)使用；
（5）高溫下，TiO₂和碳粉、氯氣反應(yīng)生成TiCl₄和CO，其反應(yīng)的方程式為：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；在高溫下用金屬鎂還原TiCl₄得到金屬鈦和氯化鎂，其反應(yīng)的方程式為：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；
故答案為：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)分離提純的方法和流程分析判斷，為高考常見(jiàn)題型，掌握物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)操作流程是解題關(guān)鍵，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的應(yīng)用能力．