【題目】以高鈦渣(主要成分為Ti3O5,含少量SiO2、FeO、Fe2O3)為原料制備白色顏料TiO2的一種工藝流程如下:

已知:Na2TiO3難溶于堿性溶液;H2TiO3中的雜質(zhì)Fe2+比Fe3+更易水洗除去。

(1)熔鹽:

①為加快反應(yīng)速率,在維持反應(yīng)物顆粒大小、反應(yīng)溫度一定的條件下,可采取的措施是__________。

②NaOH固體與Ti3O5在空氣中加熱至500~550 ℃時生成Na2TiO3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________。

(2)過濾:

①“濾液”中主要溶質(zhì)為NaOH,還含有少量________(填化學(xué)式)。

②除雜后的濾液中獲得的NaOH可循環(huán)利用,則“水浸”時,用水量不宜過大的主要原因是_________。

(3)水解:“酸溶”后獲得的TiOSO4經(jīng)加熱煮沸,生成難溶于水的H2TiO3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

(4)脫色:H2TiO3中因存在少量Fe(OH)3而影響TiO2產(chǎn)品的顏色,“脫色”步驟中Ti2(SO4)3的作用是_________。

【答案】攪拌 12NaOH+2Ti3O5+O26Na2TiO3+6H2O Na2SiO3 用水量過大,導(dǎo)致濾液濃度過低,蒸發(fā)濃縮時能耗增加(或蒸發(fā)濃縮時間過長) TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4 將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,以便除去雜質(zhì)鐵,提高H2TiO3的純度

【解析】

(1)①攪拌可使反應(yīng)物混合均勻;

Ti3O5轉(zhuǎn)化為Na2TiO3,鈦元素化合價升高,根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律書寫并配平化學(xué)方程式;

2)①加入氫氧化鈉后,二氧化硅會與氫氧化鈉反應(yīng)生成水溶性的硅酸鈉;

②考慮后續(xù)的蒸發(fā)結(jié)晶耗能問題分析作答;

(3)根據(jù)水解原理結(jié)合產(chǎn)物書寫化學(xué)方程式;

(4)根據(jù)提示給定信息,“H2TiO3中的雜質(zhì)Fe2Fe3更易水洗除去來分析作答。

(1)①為加快反應(yīng)速率,在維持反應(yīng)物顆粒大小、反應(yīng)溫度一定的條件下,可適當(dāng)攪拌,因為攪拌可使反應(yīng)物混合均勻,增加反應(yīng)物的接觸機會,從而達到加快反應(yīng)速率的目的,

故答案為:攪拌;

NaOH固體與Ti3O5在空氣中加熱至500550 ℃時生成Na2TiO3,發(fā)生氧化還原反應(yīng),其化學(xué)方程式為:12NaOH2Ti3O5O26Na2TiO36H2O

故答案為:12NaOH2Ti3O5O26Na2TiO36H2O;

(2) ①熔鹽時加入的氫氧化鈉會與少量雜質(zhì)SiO2反應(yīng),其化學(xué)方程式為:2NaOHSiO2 = Na2SiO3H2O,生成的硅酸鈉易溶于水,則濾液中含有少量Na2SiO3,

故答案為:Na2SiO3;

水浸時,用水量過大,導(dǎo)致濾液濃度過低,蒸發(fā)濃縮時能耗增加(或蒸發(fā)濃縮時間過長)

故答案為:用水量過大,導(dǎo)致濾液濃度過低,蒸發(fā)濃縮時能耗增加(或蒸發(fā)濃縮時間過長);

(3)“酸溶后獲得的TiOSO4會發(fā)生水解,經(jīng)加熱煮沸生成難溶于水的H2TiO3,其化學(xué)方程式為:TiOSO42H2OH2TiO3H2SO4

故答案為:TiOSO42H2OH2TiO3H2SO4;

4)根據(jù)給定信息易知,脫色步驟中加入還原性的Ti2(SO4)3,是為了將溶液中的Fe3還原為Fe2,以便除去雜質(zhì)鐵,提高H2TiO3的純度,且不引入新的雜質(zhì),

故答案為:將溶液中的Fe3還原為Fe2,以便除去雜質(zhì)鐵,提高H2TiO3的純度。

練習(xí)冊系列答案
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1)標(biāo)準(zhǔn)狀況下的甲烷和一氧化碳的混合氣體8.96 L,其質(zhì)量為7.60 g,則混合氣體中甲烷的體積為____________;一氧化碳的質(zhì)量為___________。

2)固體X在一定條件下加熱分解,其化學(xué)方程式為2XY↑2Z↑2W↑,測得生成的混合氣體的密度是相同狀況下H2密度的a倍,則X的相對分子質(zhì)量為______。

3)在同溫同壓下,6.5 g某氣體A的分子數(shù)與7 g C2H4的分子數(shù)相等,則氣體A在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為________g·L1(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

4b%的硫酸與4b%的硫酸等質(zhì)量混合后,所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)______(“>”“<”,下同)2.5b%;如果等體積混合,所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)______2.5b%。

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A. 充電時,嵌入

B. 放電時,極發(fā)生的電極反應(yīng)為

C. 放電時負(fù)極反應(yīng)為:

D. 充電時,若轉(zhuǎn)移,石墨烯電極增重7g

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39 g Na2O2中的Na+_________ NA

0.5mol H2O中的質(zhì)子數(shù)為_________NA;

1.204×1024個水分子的質(zhì)量為_________ g

標(biāo)準(zhǔn)狀況下,10g CO和CO2混合氣體的體積是6.72L,則此混合氣體中,CO和CO2的物質(zhì)的量之比是 ;

9.2g氮的氧化物NOx中含有N原子數(shù)為0.2mol,則x數(shù)值為

(2)用于分離或提純物質(zhì)的方法有:

A蒸餾(分餾) B萃取 C過濾 D重結(jié)晶 E分液

分離或提純下列各組混合物,請上述最合適方法的標(biāo)號填在橫線上。

除去Ca(OH)2溶液中懸浮的CaCO3微粒 ;

分離四氯化碳與水的混合物

分離汽油和 ;

提純氯化鈉和硝酸鉀混合溶液中的硝酸鉀

3找出下列各組物質(zhì)中與另三種物質(zhì)的類別不同的一種物質(zhì),用化學(xué)式填寫在后面的橫線上。

CaONa2O、CO2、CuO ;

H2、N2、PCu ;

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(3)H→I的反應(yīng)方程式______________________________。

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(5)寫出A發(fā)生加聚反應(yīng)的反應(yīng)方程式___________________________________。

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