四川攀枝花蘊(yùn)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(jià)為+4)作原料,生產(chǎn)白色顏料二氧化鈦的主要步驟如圖:

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)硫酸與二氧化鈦反應(yīng)的化學(xué)方程式是______.
(2)向?yàn)V液Ⅰ中加入鐵粉,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:______、______.
(3)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,向沸水中加入濾液Ⅲ,使混合液pH達(dá)0.5,鈦鹽開(kāi)始水解.水解過(guò)程中不斷通入高溫水蒸氣,維持溶液沸騰一段時(shí)間,鈦鹽充分水解析出水合二氧化鈦沉淀.請(qǐng)用所學(xué)化學(xué)平衡原理分析通入高溫水蒸氣的作用:______.過(guò)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?gòu)U物排放.
(4)A可用于生產(chǎn)紅色顏料(Fe2O3),其方法是:將556akgA(摩爾質(zhì)量為278g/mol)溶于水中,加入過(guò)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3336bkgA和112ckg鐵粉,鼓入足量空氣攪拌,反應(yīng)完全后,有大量Fe2O3附著在膠體粒子上以沉淀形式析出;過(guò)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.

解:(1)依據(jù)酸的通性,可以與金屬氧化物反應(yīng),又知道TI的化合價(jià),可以寫出化學(xué)方程式為:TiO2+2H2SO4=Ti2(SO42+2H2O或TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O;
故答案為:TiO2+2H2SO4=Ti2(SO42+2H2O或TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O;
(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,鐵粉還可以與溶液中的H+反應(yīng),反應(yīng)的離子方程式為:Fe+2Fe3+=3Fe2+;Fe+2H+=Fe2++H2↑;
故答案為:Fe+2Fe3+=3Fe2+;Fe+2H+=Fe2++H2↑;
(3)影響鈦鹽水解的因素有濃度、溫度等,由Ti(SO42水解呈酸性,知沸水、高溫水蒸氣、維持溶液沸騰等均為升溫,沸水、高溫水蒸氣即加水且降低H+濃度,故高溫水蒸氣使水解平衡移動(dòng)的作用是:加水、加熱、降低H+濃度均可促進(jìn)鈦鹽水解.根據(jù)該工藝流程知:濾液Ⅲ的主要成分為大量的鈦鹽、溶解的硫酸亞鐵、少量的硫酸(混合液pH達(dá)0.5)等,鈦鹽水解后過(guò)濾去水合二氧化鈦,得到的濾液中含有未水解的鈦鹽及FeSO4、H2SO4、H2O等.
故答案為:加入促進(jìn)鈦鹽水解,加熱促進(jìn)鈦鹽水解,降低H+濃度促進(jìn)鈦鹽水解;H2O; FeSO4; H2SO4;
(4)依題意A與適量氫氧化鈉溶液恰好完全反應(yīng),F(xiàn)eSO4+2NaOH=Na2SO4+Fe(OH)2↓,根據(jù)開(kāi)始加入A為2a×103mol,可知加入氫氧化鈉為4a×103mol;后來(lái)又加入12b×103mol的A和2c×103mol的鐵,由Na2SO4 、FeSO4、Fe2(SO43、Fe2O3等化學(xué)式的定量組成和守恒思想分別可求得以下各量:利用Na+離子守恒,n(NaOH)=2n(Na2SO4),可知Na2SO4物質(zhì)的量為2a×103mol;利用SO42-離子守恒,n(FeSO4)=n(Na2SO4)+3n[Fe2(SO43],可知Fe2(SO43物質(zhì)的量為(2a+12b-2a)×103mol×=4b×103mol;利用Fe元素守恒,n(FeSO4)+n(Fe)=2 n[Fe2(SO43]+2n(Fe2O3),可知n(Fe2O3)=(2a+12b+2c-4b×2)×103mol×=(a+2b+c)×103mol,計(jì)算得m(Fe2O3)=(160a+320b+160c)kg;
故答案為:160a+320b+160c
分析:(1)依據(jù)流程分析,硫酸與二氧化鈦反應(yīng)是發(fā)生的復(fù)分解反應(yīng);
(2)鈦鐵礦渣(主要成分為TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合價(jià)為+4)作原料溶解于硫酸過(guò)濾后得到濾液中含有鐵離子、亞鐵離子、過(guò)濾的硫酸,加入鐵粉和鐵離子反應(yīng),和酸反應(yīng);
(3)影響鈦鹽水解的因素有濃度、溫度等,由Ti(SO42水解呈酸性,知沸水、高溫水蒸氣、維持溶液沸騰等均為升溫,沸水、高溫水蒸氣即加水且降低H+濃度,故高溫水蒸氣使水解平衡移動(dòng)的作用是:加水、加熱、降低H+濃度均可促進(jìn)鈦鹽水解;
(4)考慮最后溶質(zhì)是只有硫酸鈉和硫酸鐵,根據(jù)開(kāi)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(shuō)明加入氫氧化鈉的物質(zhì)的量為4a×103mol,后來(lái)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(jì)為(2a+12b)×103mol,這樣剩下的硫酸根就與鐵離子結(jié)合.可知消耗鐵離子為8b×103mol,根據(jù)鐵元素守恒;
點(diǎn)評(píng):本題考查了化學(xué)工藝流程的分析判斷,解答化工工藝流程題要全面分析理解流程中各個(gè)步驟各有何作用(即各工藝流程的目的是什么)、依次涉及何種反應(yīng)原理、原料、產(chǎn)品、雜質(zhì)、副產(chǎn)品等成分是什么、這些物質(zhì)間如何進(jìn)行轉(zhuǎn)化等,在此基礎(chǔ)上,根據(jù)各設(shè)問(wèn),步步深入,進(jìn)行快速解答.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(2010?四川)四川攀枝花蘊(yùn)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(jià)為+4)作原料,生產(chǎn)白色顏料二氧化鈦的主要步驟如圖:

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)硫酸與二氧化鈦反應(yīng)的化學(xué)方程式是
TiO2+2H2SO4=Ti2(SO42+2H2O或TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O
TiO2+2H2SO4=Ti2(SO42+2H2O或TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O

(2)向?yàn)V液Ⅰ中加入鐵粉,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:
Fe+2Fe3+=3Fe2+
Fe+2Fe3+=3Fe2+
Fe+2H+=Fe2++H2
Fe+2H+=Fe2++H2

(3)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,向沸水中加入濾液Ⅲ,使混合液pH達(dá)0.5,鈦鹽開(kāi)始水解.水解過(guò)程中不斷通入高溫水蒸氣,維持溶液沸騰一段時(shí)間,鈦鹽充分水解析出水合二氧化鈦沉淀.請(qǐng)用所學(xué)化學(xué)平衡原理分析通入高溫水蒸氣的作用:
加入促進(jìn)鈦鹽水解,加熱促進(jìn)鈦鹽水解,降低H+濃度促進(jìn)鈦鹽水解
加入促進(jìn)鈦鹽水解,加熱促進(jìn)鈦鹽水解,降低H+濃度促進(jìn)鈦鹽水解
.過(guò)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、
H2O
H2O
、
FeSO4
FeSO4
H2SO4
H2SO4
(填化學(xué)式),減少?gòu)U物排放.
(4)A可用于生產(chǎn)紅色顏料(Fe2O3),其方法是:將556akgA(摩爾質(zhì)量為278g/mol)溶于水中,加入過(guò)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3336bkgA和112ckg鐵粉,鼓入足量空氣攪拌,反應(yīng)完全后,有大量Fe2O3附著在膠體粒子上以沉淀形式析出;過(guò)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
160a+320b+160c
160a+320b+160c
kg.

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

四川攀枝花蘊(yùn)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(jià)為+4)作原料,生產(chǎn)白色顏料二氧化鈦的主要步驟如下:w_w w. k#s5_u.c o*m

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:w_w w. k#s5_u.c o*m

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

(2)      向?yàn)V液I中加入鐵粉,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:_________________________、_______________________________________。

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

過(guò)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?gòu)U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(guò)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。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

四川攀枝花蘊(yùn)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(jià)為+4)作原料,生產(chǎn)白色顏料二氧化鈦的主要步驟如下:

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

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

向?yàn)V液I中加入鐵粉,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:_________________________、_______________________________________。

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

過(guò)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?gòu)U物排放。

(4)A可用于生產(chǎn)紅色顏料(Fe2O3),其方法是:將556a kg A(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(guò)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。

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2010-2011學(xué)年廣東省中山市高三化學(xué)模擬試卷(八) 題型:填空題

(16分)四川攀枝花蘊(yùn)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(jià)為+4)作原料,生產(chǎn)白色顏料二氧化鈦的主要步驟如下:

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

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

(2)       向?yàn)V液I中加入鐵粉,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:_________________________、_______________________________________。

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

過(guò)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?gòu)U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(guò)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。

 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2010-2011學(xué)年寧夏高三第三次月考(理科綜合)化學(xué)卷 題型:填空題

四川攀枝花蘊(yùn)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(jià)為+4)作原料,生產(chǎn)白色顏料二氧化鈦的主要步驟如下:

 

請(qǐng)回答下列問(wèn)題:

(1)硫酸與二氧化鈦反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________________(2分)

(2)向?yàn)V液I中加入鐵粉,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:______________________、

________________________________。(各2分)

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

(4)過(guò)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,各2分),減少?gòu)U物排放。

(5)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(guò)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(1分)

 

 

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