Question

二氧化鈦（TiO₂）又稱鈦白，工業(yè)上利用鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，其中鐵為正二價(jià)）為原料，采用硫酸法制得，其工藝流程如圖所示

請回答：
（1）鐵礦加入硫酸反應(yīng)可制得硫酸氧鈦，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeTiO₃+2H₂SO₄=

 

TiOSO₄+

 

+

 

；
（2）為了提高二氧化鈦的純度，需要除去浸出液中的Fe³⁺，則加入的試劑A為

 

，需過量的原因是

 

．
（3）操作1是

 

．
（4）進(jìn)行操作1時(shí)需將濾液1在70-75℃，壓力8000Pa的條件下真空蒸發(fā)器中進(jìn)行，其原因是為了防止

 

，濾液2加水稀釋使硫酸氧鈦（TiOSO₄）水解生成偏鈦酸（TiO₂?nH₂O），請寫出該水解反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，其中鐵為正二價(jià)）為原料，加入稀硫酸溶解加入水中浸取，浸取液含有Fe²⁺、Fe³⁺，加入過量鐵粉還原鐵離子為亞鐵離子，過濾得到濾液Ⅰ含有TiOSO₄ 和FeSO₄，通過操作Ⅰ蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到FeSO₄?7H₂O，和濾液2主要TiOSO₄，加入水水解過濾生成偏鈦酸（TiO₂?nH₂O），煅燒得到TiO₂；
（1）鐵礦加入硫酸反應(yīng)可制得硫酸氧鈦，硫酸亞鐵和水，結(jié)合原則守恒配平書寫得到化學(xué)方程式；
（2）除去浸出液中的Fe³⁺，則加入的試劑A為過量的鐵粉，還原鐵離子為亞鐵離子；
（3）操作Ⅰ是溶液中得到硫酸亞鐵晶體的實(shí)驗(yàn)方法分析；
（4）溫度升高，會促使硫酸氧鈦（TiOSO₄）過早水解，濾液2加水稀釋使硫酸氧鈦（TiOSO₄）水解生成偏鈦酸（TiO₂?nH₂O）和硫酸；

解答： 解：鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，其中鐵為正二價(jià)）為原料，加入稀硫酸溶解加入水中浸取，浸取液含有Fe²⁺、Fe³⁺，加入過量鐵粉還原鐵離子為亞鐵離子，過濾得到濾液Ⅰ含有TiOSO₄ 和FeSO₄，通過操作Ⅰ蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到FeSO₄?7H₂O，和濾液2主要TiOSO₄，加入水水解過濾生成偏鈦酸（TiO₂?nH₂O），煅燒得到TiO₂；
（1）鐵礦加入硫酸反應(yīng)可制得硫酸氧鈦，硫酸亞鐵和水，結(jié)合原則守恒配平書寫得到化學(xué)方程式：FeTiO₃+2 H₂SO₄=（1 ）TiOSO₄+（ 1 ） FeSO₄+（ 2 ） H₂O；
故答案為：1，F(xiàn)eSO₄，2 H₂O；
（2）除去浸出液中的Fe³⁺，則加入的試劑A為過量的鐵粉，還原鐵離子為亞鐵離子，防止已還原的F_e²⁺重新被空氣氧化，保證Fe³⁺全部轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；
故答案為：鐵屑，防止已還原的F_e²⁺重新被空氣氧化；
（3）操作Ⅰ是溶液中得到硫酸亞鐵晶體的實(shí)驗(yàn)方法，通過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到FeSO₄?7H₂O，；
故答案為：蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾；
（4）溫度升高，會促使硫酸氧鈦（TiOSO₄）過早水解，濾液2加水稀釋使硫酸氧鈦（TiOSO₄）水解生成偏鈦酸（TiO₂?nH₂O）和硫酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：TiOSO₄+（n+1）H₂O═TiO₂?nH₂O+H₂SO₄；
故答案為：蒸發(fā)濃縮過程溫度升高，會促使硫酸氧鈦（TiOSO₄）過早水解；TiOSO₄+（n+1）H₂O═TiO₂?nH₂O+H₂SO₄ ；

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)分離提純的方法和流程分析判斷，掌握物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)工廠和條件是解題關(guān)鍵，題目難度中等．