Question

12．工業(yè)上提煉TiO₂的工藝流程如圖所示：
（1）寫(xiě)出硫酸溶解鈦鐵精礦（FeTiO₃）生成TiO²⁺的離子方程式FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O
（2）副產(chǎn)物A的主要成分為FeSO₄•7H₂O．
（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)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和碳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⁺、TiO²⁺、H₂O；
（2）根據(jù)流程分析可知副產(chǎn)物A為 FeSO₄•7H₂O；
（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⁺、TiO²⁺、H₂O，其反應(yīng)的離子方程式為FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O，故答案為：FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O；
（2）由流程分析可知副產(chǎn)物A為 FeSO₄•7H₂O，故答案為：FeSO₄•7H₂O；
（3）加水稀釋、加熱均能促進(jìn)TiO²⁺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)TiO²⁺水解趨于完全，得到更多的H₂TiO₃沉淀，
故答案為：促進(jìn)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，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．