Question

鈦白粉被廣泛用于制造高級白色油漆．工業(yè)上以鈦鐵礦（主要成分為FeTiO₃，雜質為Fe₂O₃．脈石）為原料制鈦白粉（金紅石晶型TiO₂）的主要工藝有硫酸法和氯化法兩種．其工藝流程如下：


（1）硫酸法工業(yè)流程中加入鐵屑的目的是______．
（2）上述流程中副產品是______，濾渣的成分是______．
（3）從TiOSO₄→H₂TiO₃需要加熱，則加熱的目的是______．
（4）用濃硫酸處理鈦鐵礦，并向所得溶液中加入水和鐵，此時0.5L的溶液中含有2molTiO²⁺．4.75molSO₄^2-．2.5mol的一種未知陽離子和H⁺．常溫下，其溶液的pH=______．
（5）氯化法中熔煉過程的反應為：
2FeTiO₃（s）+7Cl₂（g）+6C（s）2TiCl₄（l）+2FeCl₃（s）+6CO（g）
該反應是在1173K的溫度下進行，你認為還應該控制的反應條件是______，
平衡常數表達式K=______，△S______0（填：＞．＜）
（6）熔煉后分離出四氯化鈦的方法是______，熔煉后物質中含有Fe³⁺，那么Fe³⁺檢驗的離子方程式為：______．

Answer 1

解：（1）鐵鈦礦加入濃硫酸后生成Fe³⁺離子，加入鐵將Fe³⁺還原為Fe²⁺，以生成FeSO₄?7H₂O，
故答案為：將Fe³⁺還原為Fe²⁺；
（2）加入過量鐵屑后溶液中含有Fe²⁺離子，則過濾后可得FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄），濾渣為過量的鐵屑和不溶物脈石，
故答案為：FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄），鐵屑和脈石；
（3）TiOSO₄的水解的水解為吸熱反應，加熱可促進TiOSO₄的水解，故答案為：促進TiOSO₄的水解；
（4）由以上反應可知，反應后生成Fe²⁺離子，為2.5mol．根據溶液呈電中性可知，2n（TiO²⁺）+2n（Fe²⁺）+n（H⁺）=2n（SO₄^2-），n（H⁺）=2×4.75mol-2×2mol-2×2.5mol=0.5mol，
c（H⁺）==1mol/L，PH=0，
故答案為：pH=0；
（5）為防止碳與氧氣反應，應可絕空氣加熱，平衡常數等于反應物氣體的濃度冪之積除以反應物氣體的濃度冪之積，則K=，反應后生成氣體和液體，混亂度增大，所以△S＞0，
故答案為：隔絕空氣，K=，△S＞0；
（6）熔煉后為液體和固體的混合物，應用過濾的方法分離，檢驗Fe³⁺利用Fe³⁺離子與KSCN反應生成紅色Fe（SCN）₃，反應的離子方程式為Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，
故答案為：過濾；Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃．
分析：（1）鐵鈦礦加入濃硫酸后生成Fe³⁺離子，加入鐵將Fe³⁺還原為Fe²⁺；
（2）加入過量鐵屑后溶液中含有Fe²⁺離子，則過濾后可得FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄），濾渣為過量的鐵屑和不溶物脈石；
（3）根據影響水解的外界條件分析；
（4）未知陽離子為Fe²⁺，根據溶液的電中性原則分析；
（5）為防止碳與氧氣反應，應可絕空氣加熱，根據平衡常數等于反應物氣體的濃度冪之積除以反應物氣體的濃度冪之積計算平衡常數，根據混亂度的大小判斷△S；
（6）根據物質的存在狀態(tài)選擇分離方法，利用鐵離子與KSCN反應生成紅色物質鑒別．
點評：本題考查化學工藝流程，題目難度較大，做題時注意從物質的性質角度結合題中信息解答，本題易錯點為（3）和（4）兩項．