Question

【題目】工業(yè)上以鈦鐵礦[主要成分為鈦酸亞鐵( FeTiO3)，含有MgO、SiO2等雜質(zhì)]為原料，制備金屬鈦和鐵紅的工藝流程如下：

已知：①酸浸時， FeTiO3轉(zhuǎn)化為Fe2＋和TiO2＋；②本實驗溫度下，Ksp[Mg(OH)2]＝1.0×10－11；請回答下列問題：

(1)酸浸時如何提高浸取速度和浸取率_____________________________(至少答兩種方法)。

(2)“水解”生成H2TiO3的離子方程式為_________________________。

(3)“沉鐵”過程中，氣態(tài)產(chǎn)物的電子式為__________________；該過程需控制反應(yīng)溫度低于35 ℃，原因為___________________________________________________。

(4)濾液3可用于制備Mg(OH)2。若濾液3中c(Mg2＋)＝1.0×10－3 mo/L，向其中加入NaOH固體，調(diào)整溶液pH值大于________時，可使Mg2＋沉淀完全。

(5)“電解”時，電解質(zhì)為熔融的CaO，兩電極材料為石墨棒。則_______極石墨棒需要定期更換，原因是__________________________________________________________。

(6)測定鐵紅產(chǎn)品純度：稱取m g鐵紅，溶于一定量的硫酸之中，配成500.00 mL溶液。從其中量取20.00 mL溶液，加入過量的KI，充分反應(yīng)后，用 c mol/L硫代硫酸鈉(Na2S2O3)標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，發(fā)生反應(yīng)：I2＋2S2O===S4O＋2I－。平行滴定三次，硫代硫酸鈉平均消耗體積為V mL。則鐵紅產(chǎn)品的純度為________(用c、V、m表示)。

Answer 1

【答案】升溫、攪拌、適當(dāng)增大硫酸濃度、粉碎礦石 TiO2＋＋2H2O=H2TiO3↓＋2H＋ 溫度過高容易導(dǎo)致NH4HCO3分解(或防止Fe2＋、Mg2＋等受熱水解) 11 陽 陽極產(chǎn)生氧氣與石墨反應(yīng)生成二氧化碳，導(dǎo)致陽極損耗

【解析】

根據(jù)流程：用硫酸酸浸鈦鐵礦(主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3)，含有MgO、SiO2等雜質(zhì))，SiO2不溶，鈦酸亞鐵、氧化鎂溶解，過濾，濾渣1為SiO2，濾液1含有Fe2+、TiO2+、Mg2+，水解濾液1發(fā)生反應(yīng)：TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+，過濾得到H2TiO3，煅燒H2TiO3得到TiO2，電解得到Ti；濾液2主要含有Fe2+、Mg2+，加入碳酸氫銨沉鐵反應(yīng)：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O，得到FeCO3沉淀和含有Mg2+的濾液3，FeCO3與氧氣煅燒得到鐵紅，據(jù)此分析作答。

(1)適當(dāng)升溫。攪拌、適當(dāng)增大六三濃度、粉碎礦石等可以提高浸取速度和浸取率；

(2)根據(jù)分析，濾液1含有TiO2+，水解生成H2TiO3，離子反應(yīng)為：TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+；

(3)“沉鐵”過程中生成的氣體是二氧化碳，其電子式為；溫度過高溶液導(dǎo)致碳酸氫銨分解(或防止Fe2+、Mg2+等受熱水解)，過沉鐵過程過程需控制反應(yīng)溫度低于35℃；

(4)已知：Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11，使Mg2+恰好沉淀完全，此時c(OH-)= mol/L=1.0×10-3mol/L，c(H+)=1.0×10-11mol/L，故pH≥11，Mg2+沉淀完全；

(5)“電解”時，電解質(zhì)為熔融的CaO，兩電極材料為石墨棒，陽極反應(yīng)為：2O2--4e-=O2↑，陽極產(chǎn)生的氧氣與石墨反應(yīng)生成二氧化碳，導(dǎo)致陽極損耗，故陽極石墨棒需要定期更換；

(6)鐵紅溶于稀硫酸得到Fe3+，與KI發(fā)生反應(yīng)：2Fe3++2I-=2Fe2++I2，用硫代硫酸鈉(Na2S2O3)標(biāo)準(zhǔn)液滴定生成的碘，有關(guān)系式：Fe2O3～2Fe3+～I2～2Na2S2O3，則n(Fe2O3)=n(Na2S2O3)=cV×10-3mol，故mg樣品中鐵紅產(chǎn)品的純度為×100%=。