Question

【題目】鈦被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬。工業(yè)上常用硫酸酸解鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有部分Fe2O3)的方法制取金紅石(TiO2)，再還原TiO2制取金屬鈦。工業(yè)制取TiO2的工藝流程圖如下：

回答下列問題：

(1)鈦酸亞鐵(FeTiO3)中Ti的化合價為________________________。

(2)鈦液1中鈦以TiO2+的形式存在，則FeTiO3與硫酸反應(yīng)的離子方程式為________。

(3)為提高鈦鐵礦的酸解率，可添加適量氧化劑，依據(jù)右圖判斷，添加的最佳氧化劑為_____________(填化學(xué)式)。

(4)鈦液1中加入的A物質(zhì)是____________，流程中的操作a是____________。

(5)制取金紅石過程中，需要測定TiO2+的含量。取100mL鈦液1，加鋁粉，使其發(fā)生反應(yīng)3TiO2++Al+6H+=3Ti3++Al3++3H2O，反應(yīng)消耗鋁1.35g，則鈦液1中TiO2+的物質(zhì)的量濃度為________。

Answer 1

【答案】+4價 FeTiO3+4H+=TiO2++Fe2++2H2O KMnO4 鐵粉或鐵 洗滌、干燥 1.5mol/L

【解析】

本題主要考查制備實驗方案的設(shè)計。

鈦鐵礦和硫酸混合，鈦鐵礦和硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4，鈦鐵礦中含有Fe2O3，故反應(yīng)后的鈦液1中含有Fe3+，故需向鈦液1中加入鐵屑，發(fā)生反應(yīng)2Fe3++Fe=3Fe2+，反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)為TiOSO4和FeSO4，再將溶液冷卻結(jié)晶、過濾得到綠礬和鈦液2，鈦液2中含有TiOSO4，先將鈦液2中加入沸水，TiO2+水解生成H2TiO3，然后過濾回收硫酸，同時將固體干燥得到H2TiO3，再經(jīng)過煅燒得到TiO2，據(jù)此分析解答。

（1）鈦酸亞鐵(FeTiO3)中Fe為+2價，O為-2價，根據(jù)化合物中各元素化合價代數(shù)和為0可知，Ti為+4價；

（2）由上述分析可知，FeTiO3與硫酸反應(yīng)的離子方程式為：FeTiO3+4H+=TiO2++Fe2++2H2O；

（3）由圖分析可知，最佳氧化劑為KMnO4；

（4）鈦液1中含有Fe3+，故需向鈦液1中加入鐵屑，將Fe3+還原；操作a的目的是得到較純的H2TiO3固體，故操作a是洗滌、干燥；

（5）由3TiO2++Al+6H+=3Ti3++Al3++3H2O可知，每消耗1molAl的同時，會消耗3molTiO2+，100mL鈦液1消耗0.05molAl，即100mL鈦液1中含有0.15molTiO2+，故鈦液1中TiO2+的物質(zhì)的量濃度為。