Question

四川攀枝花蘊藏豐富的釩、鈦、鐵資源。用鈦鐵礦渣（主要成分為TiO2、FeO、Fe₂O₃,Ti的最高化合價為+4）作原料，生產(chǎn)白色顏料二氧化鈦的主要步驟如下：

請回答下列問題：

硫酸與二氧化鈦反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________________。

（1）       向濾液I中加入鐵粉，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：_________________________、____________________。

（2）       在實際生產(chǎn)過程中，向沸水中加入濾液Ⅲ，使混合液pH達(dá)0.5，鈦鹽開始水解。水解過程中不斷通入高溫水蒸氣，維持溶液沸騰一段時間，鈦鹽充分水解析出水合二氧化鈦沉淀。請用所學(xué)化學(xué)平衡原理分析通入高溫水蒸氣的作用：_______________________________________________。

過濾分離出水合二氧化鈦沉淀后，將濾液返回的主要目的是充分利用濾液中的鈦鹽、___________、______________、_______________________（填化學(xué)式），減少廢物排放。

（4）A可用于生產(chǎn)紅色顏料（Fe₂O₃）,其方法是：將556a kgA（摩爾質(zhì)量為278 g/mol）溶于水中，加入適量氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng)，鼓入足量空氣攪拌，產(chǎn)生紅褐色膠體；再向紅褐色膠體中加入3336b kg A和112c kg鐵粉，鼓入足量空氣攪拌，反應(yīng)完成后，有大量Fe₂O₃附著在膠體粒子上以沉淀形式析出；過濾后，沉淀經(jīng)高溫灼燒得紅色顏料。若所得濾液中溶質(zhì)只有硫酸鈉和硫酸鐵，則理論上可生產(chǎn)紅色顏料_______________________kg。

Answer 1

【答案】(1) 或

(2)     

(3) 加水促進(jìn)鈦鹽水解，加熱促進(jìn)鈦鹽水解，降低濃度促進(jìn)鈦鹽水解

                  

(4)  

【解析】本題屬于化工生產(chǎn)流程題。（1）考查酸的通性，可以與金屬氧化物反應(yīng)，又知道TI的化合價，可以寫出化學(xué)方程式。（2）加入濃硫酸后，濃硫酸可以氧化亞鐵離子，再加入鐵粉，鐵粉可以還原鐵離子。除此外，鐵粉還可以與溶液中的H⁺反應(yīng)、（3）考查了影響鹽類水解的因素。（4）考慮最后溶質(zhì)是只有硫酸鈉和硫酸鐵，根據(jù)開始加入A為2a×10³mol加入適量氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng).,說明加入氫氧化鈉的物質(zhì)的量為4a×10³mol，后來又加入12b×10³mol的A，和2c×10³mol的鐵。根據(jù)電荷守恒，溶質(zhì)中硫酸鈉消耗硫酸根離子為2a×10³mol，。而溶液中加入的硫酸根離子物質(zhì)的量共計為（2a+12b）×10³mol,這樣剩下的硫酸根就與鐵離子結(jié)合�？芍�消耗鐵離子為8b×10³mol,根據(jù)鐵元素守恒。nFe=(2a+4b+2c) ×10³mol,n Fe₂O₃=(a+2b+c) ×10³mol,計算得mFe₂O₃=kg.