Question

11．TiO₂用途非常广泛，工业上用钛铁精矿（FeTiO₃）提炼TiO₂的工艺流程如图：

（1）写出硫酸酸浸溶解钛铁精矿的离子方程式FeTiO₃+6H⁺=Fe²⁺+Ti⁴⁺+3H₂O，酸浸时为了提高浸出率，可以采取的措施有增大硫酸浓度/升高温度/边加硫酸边搅拦/增加浸出时间等．（任写二种）
（2）钛铁精矿酸浸后冷却、结晶得到的副产物A为FeSO₄•7H₂O，结晶析出A时，为保持较高的酸度不能加水，其原因可能为防止Ti（SO₄）₂水解、减少FeSO₄•7H₂O的溶解量．
（3）滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热，其目的是促进Ti⁴⁺水解趋于完全，得到更多的H₂TiO₃沉淀．
（4）上述工艺流程中体现绿色化学理念的是水解得到的稀硫酸可以循环使用．
（5）工业上将TiO₂和炭粉混合加热氯化生成的TiCl₄，然后在高温下用金属镁还原TiCl₄得到金属钛，写出TiO₂制备Ti的化学方程式：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂．

Answer 1

分析 钛铁精矿（FeTiO₃）中加入稀硫酸，冷却、结晶、经充分反应后过滤，所得滤液中含有Ti⁴⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等离子，滤渣为硫酸亚铁晶体，Ti⁴⁺水解生成H₂TiO₃和稀硫酸，过滤，得到沉淀B为H₂TiO₃，煅烧H₂TiO₃得到TiO₂产品，
（1）FeTiO₃与氢离子反应生成Fe²⁺、Ti⁴⁺、H₂O；提高浸出率可从浓度、温度等影响化学反应速率的角度解答；
（2）根据流程分析可知副产物A为 FeSO₄•7H₂O，注意防止水解；
（3）加水稀释、加热均能促进TiO²⁺水解；
（4）根据流程可知稀硫酸循环使用；
（5）高温下，TiO₂和碳粉、氯气反应生成TiCl₄和CO；在高温下用金属镁还原TiCl₄得到金属钛和氯化镁．

解答 解：钛铁精矿（FeTiO₃）中加入稀硫酸，冷却、结晶、经充分反应后过滤，所得滤液中含有TiO²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等离子，滤渣为硫酸亚铁晶体，TiO²⁺水解生成H₂TiO₃和稀硫酸，过滤，得到沉淀B为H₂TiO₃，煅烧H₂TiO₃得到TiO₂产品，
（1）FeTiO₃与氢离子反应生成Fe²⁺、Ti⁴⁺、H₂O，其反应的离子方程式为FeTiO₃+6H⁺=Fe²⁺+Ti⁴⁺+3H₂O，提高浸出率，可增大硫酸浓度、升高温度、边加硫酸边搅拦、增加浸出时间等，
故答案为：FeTiO₃+6H⁺=Fe²⁺+Ti⁴⁺+3H₂O；增大硫酸浓度/升高温度/边加硫酸边搅拦/增加浸出时间等；
（2）由流程分析可知副产物A为 FeSO₄•7H₂O，因亚铁离子易水解，且水解呈酸性，为防止水解，应保持较大的酸度，
故答案为：FeSO₄•7H₂O；防止Ti（SO₄）₂水解、减少FeSO₄•7H₂O的溶解量；
（3）加水稀释、加热均能促进Ti⁴⁺水解，所以滤液水解时往往需加大量水稀释同时加热，促进Ti⁴⁺水解趋于完全，得到更多的H₂TiO₃沉淀，
故答案为：促进Ti⁴⁺水解趋于完全，得到更多的H₂TiO₃沉淀；
（4）由流程可知：解钛铁精矿需要加入稀硫酸，TiO²⁺水解时生成H₂TiO₃和稀硫酸，则稀硫酸可以循环使用，符合绿色化学理念，
故答案为：水解得到的稀硫酸可以循环使用；
（5）高温下，TiO₂和碳粉、氯气反应生成TiCl₄和CO，其反应的方程式为：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；在高温下用金属镁还原TiCl₄得到金属钛和氯化镁，其反应的方程式为：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；
故答案为：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂．

点评 本题考查了物质分离提纯的方法和流程分析判断，为高考常见题型，掌握物质性质和实验操作流程是解题关键，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的应用能力．