Question

【題目】鈦礦工業(yè)中的酸性廢水富含Ti、Fe等元素，其綜合利用如下：

已知：TiO2+易水解，只能存在于強(qiáng)酸性溶液中。

（1）TiO2+鈦的化合價(jià)為

（2）步驟I中檢驗(yàn)鈦礦廢水中加入鐵屑是否足量的試劑是 。

（3）操作a是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、 。

（4）步驟Ⅲ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________；反應(yīng)溫度一般需控制在35℃以下，其目的是 。

（5）已知s。步驟Ⅲ中，F(xiàn)eCO3達(dá)到溶解平衡時(shí)，若室溫下測(cè)得溶液的pH為8．5，c(Fe2+)=1×10-6 mol/L。試判斷所得的FeCO3中________（填“有”或“沒(méi)有”）Fe(OH)2；步驟Ⅳ中，為了得到較為純凈的Fe2O3，除了適當(dāng)?shù)臏囟韧猓�還需要采取的措施是 。

（6）向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末得到固體TiO2·nH2O。請(qǐng)結(jié)合原理和化學(xué)用語(yǔ)解釋其原因 。

Answer 1

【答案】 （1）+4（1分）（2）KSCN溶液（2分）（3）過(guò)濾（或過(guò)濾、洗滌）（1分）

（4）FeSO4＋2NH4HCO3=FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑；

防止NH4HCO3受熱分解，減小Fe2＋水解或氧化

（5）沒(méi)有；向反應(yīng)容器中補(bǔ)充適量空氣（氧氣）

（6）溶液中存在水解平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2n H2O+2H+，加入的Na2CO3粉末與H+反應(yīng)，降低了溶液中c（H+），促進(jìn)水解平衡向生成TiO2n H2O的方向移動(dòng)

【解析】

試題分析：(l)TiO2+中氧元素是－2價(jià)，則鈦的化合價(jià)為+4價(jià)；

（2）如果鐵不足，則溶液中仍然存在鐵離子，因此步驟I中檢驗(yàn)鈦礦廢水中加入鐵屑是否足量的試劑是KSCN溶液。

（3）操作a是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌。

（4）步驟Ⅲ中發(fā)生的反應(yīng)是硫酸亞鐵和碳酸氫銨反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeSO4＋2NH4HCO3=FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑；銨鹽受熱易分解，則反應(yīng)溫度一般需控制在35℃以下的目的是防止NH4HCO3受熱分解，減小Fe2＋水解或氧化。

（5）此時(shí)濃度熵＝10－6×(10－5.5)2＝10－17＜8×10-16，因此所得的FeCO3中沒(méi)有Fe(OH)2；步驟Ⅳ中，為了得到較為純凈的Fe2O3，除了適當(dāng)?shù)臏囟韧猓�還需要采取的措施是向反應(yīng)容器中補(bǔ)充適量空氣（氧氣）。

（6）富含的TiO2+溶液，加入Na2CO3粉末與H+反應(yīng)，降低了溶液中c（H+），使平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2n H2O+2H+向生成TiO2n H2O的方向移動(dòng)，可得到TiO2粗產(chǎn)品。