Question

（16分）納米TiO₂具有獨(dú)特的光催化性、優(yōu)異的顏色效應(yīng)以及紫外線屏蔽等功能，在光催化劑、化妝品、抗紫外線吸收劑、功能陶瓷、氣敏傳感器件等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。工業(yè)上用鈦鐵精礦（FeTiO₃）提煉TiO₂的工藝流程如下：

（1）寫(xiě)出硫酸酸浸溶解鈦鐵精礦的離子方程式                      ，酸浸時(shí)為了提高浸出率，可以采取的措施為                              。

（2）鈦鐵精礦后冷卻、結(jié)晶得到的副產(chǎn)物A為        ，結(jié)晶析出A時(shí)，為保持較高的酸度不能加水，其原因可能為　　　　　 。

（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                      。

（4）上述工藝流程中體現(xiàn)綠色化學(xué)理念的是                                  。

（5）工業(yè)上將TiO₂和炭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：                           。

 

Answer 1

【答案】

⑴FeTiO₃＋6H^＋＝Fe^2＋＋Ti^4＋＋3H₂O(2分)  增大硫酸濃度或加熱升高溫度或邊加硫酸邊攪攔或增加浸出時(shí)間等(2分)

⑵FeSO₄·7H₂O(2分)  防止Ti(SO₄)₂水解、減少FeSO₄·7H₂O的溶解量(2分)

⑶促進(jìn)Ti^4＋水解趨于完全，得到更多的H₂TiO₃沉淀。(2分)

⑷水解得到的稀硫酸可以循環(huán)使用(2分)

⑸TiO₂＋2C＋2Cl₂TiCl₄＋2CO(2分)、TiCl₄＋2MgTi＋2MgCl₂(2分)

【解析】⑴FeTiO₃中Fe、Ti分別顯＋2、＋4價(jià)，溶于硫酸得到對(duì)應(yīng)的硫酸鹽，因此方程式為FeTiO₃＋6H^＋＝Fe^2＋＋Ti^4＋＋3H₂O。要提高浸出率，則可以從影響反應(yīng)速率的角度分析，即可通過(guò)增大硫酸濃度或加熱升高溫度或邊加硫酸邊攪攔或增加浸出時(shí)間等。

⑵根據(jù)（1）正的方程式可知，反應(yīng)中有硫酸亞鐵生成，結(jié)晶即得到FeSO₄·7H₂O，所以副產(chǎn)物A為硫酸亞鐵溶液結(jié)晶得到的FeSO₄·7H₂O。結(jié)晶時(shí)不能加水，是為了防止Ti(SO₄)₂水解、減少FeSO₄·7H₂O的溶解量。

⑶稀釋能增加水解程度，同時(shí)水解反應(yīng)受吸熱反應(yīng)，升高溫度增大水解程度。所以濾液水解時(shí)往往需加大量水稀釋同時(shí)加熱，主要是促進(jìn)Ti^4＋水解趨于完全，得到更多的H₂TiO₃沉淀。

⑷該工藝流程中硫酸可以循環(huán)使用，體現(xiàn)綠色化學(xué)理念。

（5）碳粉在高溫下生成物應(yīng)是CO，方程式為T(mén)iO₂＋2C＋2Cl₂TiCl₄＋2CO。鎂在高溫下和四氯化鈦發(fā)生置換反應(yīng)，方程式為T(mén)iCl₄＋2MgTi＋2MgCl₂。