Question

工業上以鈦鐵礦為原料制備二氧化鈦的工藝流程如下圖所示。鈦鐵礦的主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO₃)，其中一部分鐵元素在風化過程中會轉化為＋3價。

已知：TiOSO₄遇水會水解。
(1)步驟②中，用鐵粉將Fe^3＋轉化為Fe^2＋的離子方程式為_______________________
(2)步驟③中，實現混合物的分離是利用物質的________(填字母序號)。
a．熔、沸點差異　     b．溶解性差異　   c．氧化性、還原性差異
(3)步驟②、③、④中，均需要進行的操作是________(填操作名稱)。
(4)請結合化學用語用化學平衡理論解釋步驟④中將TiO^2＋轉化為H₂TiO₃的原理：
____________________________________________________________。
(5)利用生產過程中的廢液與軟錳礦(主要成分為MnO₂)反應可生產硫酸錳(MnSO₄，易溶于水)，該反應的離子方程式為__________________________________
(6)研究發現，用石墨作陽極、鈦網作陰極、熔融CaF₂－CaO作電解質，利用如圖所示裝置可獲得金屬鈣，并可以鈣為還原劑，還原二氧化鈦制備金屬鈦。
寫出陽極的電極反應式：_________________________

在制備金屬鈦前后，CaO的總量不變，其原因是______________________________________(請結合化學用語解釋)。

Answer 1

(1)2Fe^3＋＋Fe===3Fe^2＋　(2)b　(3)過濾
(4)溶液中存在平衡：TiO^2＋＋2H₂O??H₂TiO₃＋2H^＋，當加入熱水稀釋、升溫后，平衡正向移動，生成H₂TiO₃　(5)MnO₂＋2Fe^2＋＋4H^＋=Mn^2＋＋2Fe^3＋＋2H₂O　(6)①2O^2－－4e^－=O₂↑(或C＋2O^2－－4e^－=CO₂↑)　②制備Ti時，發生反應：2CaO2Ca＋O₂↑，2Ca＋TiO₂Ti＋2CaO，由此可見，CaO的總量不變(或制備Ti時，陰極發生反應；2Ca^2＋＋4e^－===2Ca，陽極發生反應：2O^2－－4e^－===O₂↑，2Ca＋TiO₂Ti＋2CaO，由此可見，CaO的總量不變)

解析