Question

10．二氧化钛是钛的重要化合物，钛白（纯净的二氧化钛）是一种折射率高、着色力和遮盖力强、化学性质稳定的白色颜料．从钛铁矿（主要成分FeTiO₃，含Fe₂O₃、SiO₂等杂质）制取二氧化钛，常用硫酸法，其流程如下：

（1）钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO₄和FeSO₄，该反应的化学方程式为FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O．
（2）为提高“固体熔块”水浸取时的浸出率，除了采用循环浸取、延长时间外，适宜的条件还可以选择熔块粉碎（或连续搅拌、适当升高温度等）．
（3）浸取液与铁屑反应的离子方程式为2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；X（晶体）为绿矾（FeSO₄•7H₂O），配制、保存该溶液时需加少量铁屑，目的是防止Fe²⁺被氧化．
（4）过滤时所需玻璃仪器为漏斗、玻璃棒和烧杯．
（5）第③步反应化学方程式TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃+H₂SO₄．

Answer 1

分析 钛铁矿（主要成分FeTiO₃，含Fe₂O₃、SiO₂等杂质）加入浓硫酸加热反应得到固体熔块，加入水水浸，得到浸取液中加入铁屑防止亚铁离子被氧化为铁离子，过滤得到X晶体为为绿矾（FeSO₄•7H₂O）晶体和滤液TiOSO₄，加入水反应生成H₂TiO₃，高温煅烧得到二氧化钛．
（1）钛铁矿主要成分FeTiO₃与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO₄和FeSO₄，结合原子守恒配平书写化学方程式；
（2）为提高“固体熔块”水浸取时的浸出率可以连续搅拌，升高温度，循环浸取、延长时间、熔块粉碎等；
（3）亚铁离子易被空气中氧气氧化为铁离子，避免亚铁离子被氧化且不引入杂质，加入铁屑可以防止亚铁离子被氧化；
（4）根据过滤操作的原理、使用的仪器进行分析解答；
（5）第③步反应是TiOSO₄加入水反应生成H₂TiO₃和硫酸的反应．

解答 解：钛铁矿（主要成分FeTiO₃，含Fe₂O₃、SiO₂等杂质）加入浓硫酸加热反应得到固体熔块，加入水水浸，得到浸取液中加入铁屑防止亚铁离子被氧化为铁离子，过滤得到X晶体为为绿矾（FeSO₄•7H₂O）晶体和滤液TiOSO₄，加入水反应生成H₂TiO₃，高温煅烧得到二氧化钛．
（1）钛铁矿主要成分FeTiO₃与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO₄和FeSO₄，结合原子守恒配平书写化学方程式为：FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O，
故答案为：FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O；
（2）为提高“固体熔块”水浸取时的浸出率，适宜的条件可以选择，连续搅拌能加快水分子运动速度，升高温度，循环浸取、延长时间、熔块粉碎等，
故答案为：熔块粉碎（或连续搅拌、适当升高温度等）；
（3）亚铁离子易被空气中氧气氧化为铁离子，避免亚铁离子被氧化且不引入杂质，加入铁屑可以防止亚铁离子被氧化，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；防止Fe²⁺被氧化；
（4）过滤中用到的仪器有：铁架台、玻璃棒、烧杯、漏斗等，其中用到的三种玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒；烧杯用来盛放液体，漏斗用于过滤，玻璃棒用来引流和搅拌，
故答案为：漏斗；玻璃棒；
（5）第③步反应是TiOSO₄加入水反应生成H₂TiO₃和硫酸的反应 的化学方程式为：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃+H₂SO₄，
故答案为：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃+H₂SO₄．

点评 本题考查了硫酸法制取二氧化钛实验，涉及物质提纯、分离、制备等流程分析判断，把握物质的性质、反应原理、实验技能为解答的关键，题目难度中等．