Question

【題目】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）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)。

（2）FeSO4溶液與 NH4HCO3溶液反應的離子方程式是________。

（3）TiO2+水解為TiO(OH)2沉淀的離子方程式為__________，需要加入Na2CO3粉末的目的是__________________________________________。

（4）常溫下，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，需要控制溶液pH____________時，才能使所得的FeCO3中不含Fe(OH)2。(已知：Ksp[FeCO3] = 3.0×10-11，Ksp[Fe(OH)2] = 1.0×10-16)

Answer 1

【答案】加熱、研碎、適當提高酸的濃度 Fe2＋＋2HCO3－ FeCO3↓ + CO2↑ + H2O TiO2＋＋2H2O TiO(OH)2↓＋2H＋ 消耗H＋，促使水解平衡正向移動 ≤8.5

【解析】

根據流程圖，鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3，還含有少量Fe2O3)中加入稀硫酸，氧化鐵溶解生成硫酸鐵，FeTiO3反應生成TiOSO4，然后在酸性溶液中加入適量鐵粉，除去過量的酸，并還原鐵離子，冷卻結晶得到硫酸亞鐵晶體和TiOSO4溶液；將綠礬晶體溶解后加入碳酸氫銨溶液，反應生成碳酸亞鐵沉淀和二氧化碳、硫酸銨溶液，碳酸亞鐵在空氣中煅燒生成氧化鐵；富含TiO2+的酸性溶液中加入碳酸鈉粉末，促進TiO2+的水解生成TiO(OH)2，分解得到鈦白粉(TiO2·nH2O)，據此結合化學反應原理和化學實驗的基本操作分析解答。

(1)根據影響化學反應速率的因素可知，為加快鈦鐵礦在稀硫酸中的溶解，可采取的措施有加熱、研碎、適當提高酸的濃度等，故答案為：加熱、研碎、適當提高酸的濃度等；

(2)根據題意和上述分析，FeSO4溶液與 NH4HCO3溶液反應生成硫酸銨、二氧化碳和他說亞鐵，反應的離子方程式為Fe2＋＋2HCO3－ FeCO3↓ + CO2↑ + H2O，故答案為：Fe2＋＋2HCO3－ FeCO3↓ + CO2↑ + H2O；

(3)TiO2+水解為TiO(OH)2沉淀的離子方程式為TiO2＋＋2H2O TiO(OH)2↓＋2H＋，加入Na2CO3粉末可以消耗水解生成的H＋，促使TiO2+水解平衡正向移動，故答案為：TiO2＋＋2H2O TiO(OH)2↓＋2H＋；消耗H＋，促使水解平衡正向移動；

(4)常溫下，在FeCO3沉淀溶解平衡(FeCO3 Fe2＋＋CO32－)的溶液中，測得溶液中c(CO32－) = 3.0×10-6 mol/L，則c(Fe2+)===1.0×10-5由題中數據可知，溶液中c(Fe2+)c(OH-)2= Ksp[Fe(OH)2] =1.0×10-5×c2(OH-)=1.0×10-16，c(OH-)==10-5.5 mol/L，要使所得的FeCO3中不含Fe(OH)2，則需要c(OH-)≤10-5.5 mol/L，即c(H+)≥=10-8.5 mol/L，因此pH≤8.5，故答案為：≤8.5。