Question

【題目】鐵紅(Fe2O3)和鈦白粉(TiO2)均為重要的墻面裝修顏料。一種利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量Fe2O3)聯合生產鐵紅和鈦白粉的工藝流程如圖所示：

回答下列問題：

（1）FeTiO3中Fe的化合價為_______。

（2）為加快鈦鐵礦在稀硫酸中的溶解，可采取的措施有_______ (任寫兩種)。酸性溶液中加入適量鐵屑的目的是將_______。

（3）FeSO4溶液與NH4HCO3溶液的反應溫度應控制在35 ℃以下，其原因是_______，該反應的離子方程式是Fe2＋＋2HCO3-=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。

（4）TiO2＋轉化為TiO(OH)2需要加熱，加熱的目的是_______，該反應的離子方程式為TiO2＋＋2H2OTiO(OH)2↓＋2H＋。

（5）常溫時，在生成的FeCO3達到沉淀溶解平衡的溶液中，測得溶液中c(CO32-)＝3.0×10－6 mol·L－1，pH為8.5，則所得的FeCO3中是否含Fe(OH)2_______？

Answer 1

【答案】＋2 采用鈦鐵礦粉末、升高溫度、使用濃度較大的稀硫酸等(任寫兩種) Fe3＋還原為Fe2＋ 減少NH4HCO3分解、減少Fe2＋水解 促進水解，加快反應速率 無

【解析】

鈦鐵礦[主要成分為鈦酸亞鐵（FeTiO3），含有少量Fe2O3]加硫酸溶解生成TiO2+和Fe3+、Fe2+，加入鐵還原鐵離子：2Fe3++Fe=3Fe2+，得到硫酸亞鐵和TiOSO4，對溶液蒸發濃縮、冷卻結晶，過濾得到綠礬晶體和TiOSO4溶液，將TiOSO4溶液加熱，促進TiO2+的水解生成TiO(OH)2，TiO2++2H2O=TiO(OH)2+2H+，分解得到TiO2nH2O；綠礬晶體溶于水，加入足量碳酸氫銨溶液可生成碳酸亞鐵和二氧化碳，通入氧氣煅燒可生成氧化鐵，以此解答該題。

(1)由化合物中各元素的化合價代數和為0可知FeTiO3中Fe的化合價為＋2；

(2)增大反應物接觸面積、提高反應溫度或提高反應物濃度均能加快反應速率。Fe具有還原性，可將Fe3＋還原為Fe2＋；

(3)溫度太高，則NH4HCO3易分解，且降低溫度可減少Fe2＋的水解；

(4)TiO2＋水解生成TiO(OH)2，加熱可以加快水解反應速率；

(5) Ksp(FeCO3)=c(Fe2+)·c(CO32-)，故c(Fe2+)==1.0×10-5mol·L-1，pH=8.5，則c(OH-)=10-5.5mol·L-1，故c(Fe2+)·c2(OH-)=10-16<Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16，故所得的FeCO3中無Fe(OH)2。