Question

【題目】鈦是一種重要的金屬，以鈦鐵礦[主要成分為鈦酸亞鐵（FeTiO3），還含有少量Fe2O3]為原料制備鈦的工藝流程如圖所示。

（1）濾液1中鈦元素以TiO2+形式存在，則“溶浸”過程發生的主要反應的化學方程式為___。

（2）物質A為___（填化學式），“一系列操作”為___。

（3）“水解”步驟中生成TiO2·xH2O，為提高TiO2·xH2O的產率，可采取的措施有___、___。（寫出兩條）。

（4）將少量FeSO4·7H2O溶于水，加入一定量的NaHCO3溶液，可制得FeCO3，寫出反應的離子方程式___；若反應后的溶液中c（Fe2+）=2×10-6mol·L-1，則溶液中c（CO32-）=___mol·L-1。（已知：KSP（FeCO3）=2.025×10-11）

Answer 1

【答案】FeTiO3＋2H2SO4TiOSO4＋FeSO4＋2H2O Fe 蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾 加水稀釋反應物 加堿中和生成的酸、加熱等 Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O 1×10-5

【解析】

鈦鐵礦與硫酸反應生成硫酸鈦和硫酸亞鐵，氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵和水，溶液中含有亞鐵離子、鐵離子和TiO2+，根據流程圖可知，一系列操作后制取硫酸亞鐵晶體，則物質A為Fe，與溶液中的鐵離子反應，生成亞鐵離子；硫酸亞鐵經過蒸發濃縮、降溫結晶得到硫酸亞鐵晶體；TiO2+離子經過水解生成TiO2·xH2O，再經過煅燒、電解制取Ti。

（1）經過流程可知，溶浸時的主要反應為鈦鐵礦與硫酸反應生成TiO2+、Fe2+、H2O，反應的方程式為FeTiO3＋2H2SO4TiOSO4＋FeSO4＋2H2O；

（2）鈦鐵礦中含有少量的氧化鐵與硫酸反應生硫酸鐵和水，反應產物有硫酸亞鐵晶體，則需要除去溶液中的鐵離子，且不引入新的雜質，則物質A為鐵粉；制取的為硫酸亞鐵晶體，一系列操作為蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾即可制取硫酸亞鐵晶體；

（3）溶液中的TiO2+水解反應式為TiO2++（x+1）H2O=TiO2·xH2O+2H+，為提高TiO2·xH2O的產率，可以加水稀釋或加入堿、加熱等，使平衡正向移動；

（4）FeSO4為強酸弱堿鹽，溶液顯酸性，NaHCO3為強堿弱酸鹽，溶液顯堿性，兩溶液混合時，相互促進水解可生成碳酸亞鐵、二氧化碳和水，反應的離子方程式為Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O；KSP（FeCO3）= c（Fe2+）×c（CO32-），則c（CO32-）= KSP（FeCO3）/ c（Fe2+）=2.025×10-11/2×10-6=1.0125×10-5 mol·L-1。