Question

【題目】工業上以鈦鐵礦[主要成分為鈦酸亞鐵（FeTiO3），含有MgO、SiO2等雜質]為原料，制備金屬鈦和鐵紅的工藝流程如下：

已知：①酸酸時，FeTiO3轉化為Fe2+和TiO2+ ；

②本實驗溫度下，Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11；

③溶液中離子濃度小于等于l .0×10-5mol/L時，認為該離子沉淀完全。

請國答下列問題：

（1）FeTiO3中Ti元素的化合價為_____價，鐵紅的用途為_____(任寫一種）。

（2）“水解”中，發生反應的離子方程式為________。

（3）“沉鐵”中，氣態產物的電子式為______；該過程需控制反應溫度低于35 ℃，原因為_______。

（4）FeCO3轉化為鐵紅時，發生反應的化學方程式為____________。

（5）濾液3可用于制備Mg(OH)2。若濾液3中c(Mg2+)=1.2×10-3mol/L，向其中加入等體積的NaOH溶液的濃度為________ mol/L時，可使Mg2+恰好沉淀完全(溶液體積變化忽略不計)。

（6）“電解”時，電解質為熔融的CaO，則陰極反應式為_______，制得1molTi單質，理論上導線中通過的電量為______（保留三位有效數字，已知：l 個電子的電量為1.6×10-19C ) 。

Answer 1

【答案】 +4 制備紅色顏料和油漆、冶煉鐵等 TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+ 防止NH4HCO3分解（或減少Fe2+的水解） 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 4.4×10-3 TiO2+4e-=Ti+2O2- 3.85×105C

【解析】該流程中鈦鐵礦酸溶時，生成硫酸亞鐵和硫酸氧鈦，同時氧化鎂也溶生成硫酸鎂，二氧化硅不溶成為濾渣I，過濾后硫酸氧鈦在90℃水解生成鈦酸沉淀，煅燒鈦酸得二氧化鈦，電解熔融的二氧化鈦制得金屬鈦；濾液中加入碳酸氫銨將亞鐵離子沉淀，過濾得碳酸亞鐵，在氧氣中煅燒碳酸亞鐵得鐵紅。

（1）FeTiO3中鐵和氧的化合價分別為+2和-2，所以Ti元素的化合價為+4價，鐵紅的用途為制備紅色顏料和油漆、冶煉鐵等。

（2）“水解”中，發生反應的離子方程式為TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+。

（3）“沉鐵”中發生反應Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O，氣態產物為CO2，其電子式為；該過程需控制反應溫度低于35 ℃，溫度過高NH4HCO3會分解，而且會促進亞鐵離子的水解，所以原因為防止NH4HCO3分解（或減少Fe2+的水解）。

（4）FeCO3轉化為鐵紅時，發生反應的化學方程式為4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。

（5）若濾液3中c(Mg2+)=1.2×10-3mol/L，假設溶液體積為1L，則n(Mg2+)=1.2×10-3mol,沉淀這些鎂離子要消耗n(OH-)=2n(Mg2+)=2.4×10-3mol,反應后溶液體積變為2L，c(OH-)= ，所以n(OH-)總=2.4×10-3mol+2Lmol/L=4.410-3mol,向其中加入等體積的NaOH溶液的濃度為=4.4×10-3 mol/L時，可使Mg2+恰好沉淀完全。

（6）“電解”時，電解質為熔融的CaO，則陰極反應式為TiO2+4e-=Ti+2O2-，制得1molTi單質，理論上導線中通過的電子為4mol，電量為

4molmol-1C=3.85×105C。