Question

【题目】金属钛(Ti)因硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛应用。以钛铁矿(主要成分是FeTiO3，钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛的工艺流程如图所示：

请回答下列问题：

（1）钛铁矿在酸浸前需进行粉碎处理，原因是 。

（2）钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，反应中无气体生成。副产品甲是 。

（3）上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2+被氧化，物质A是 。

（4）在溶液Ⅱ中加水并加热的目的是 。

（5）上述冶炼金属钛的过程中，可回收利用的物质是 。

（6）上述流程制得的金属钛中混有少量杂质，可加入 溶解除去。

（7）若钛铁矿中钛的含量为a%，整个流程钛的损耗率为b%，欲制造1 t金属钛，需要钛铁矿的质量为_____________t(用含a、b的代数式表示)。

Answer 1

【答案】（1）增大反应物接触面积，加快反应速率，使反应更充分

（2）FeSO4·7H2O(或FeSO4)

（3）铁屑

（4）使TiOSO4水解为钛酸

（5）铁屑、硫酸

（6）盐酸(其他合理答案均可)

（7）

【解析】（1）与产量、产率有关，粉碎处理可使反应更充分。

（2）据元素守恒可推出副产品甲，另外，题干信息也暗示了钛铁矿与浓硫酸的反应为FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2O。

（3）涉及产品纯度，使用铁屑不会引入新杂质。

（4）根据流程(加水、加热)、产物可知，TiOSO4发生水解反应。

（5）涉及“绿色化学”，从流程图可以看出：加铁屑之后沉降分离回收铁，溶液Ⅱ经加水、加热、过滤回收硫酸。

（6）据流程分析，杂质只能是镁和氯化镁，二者均可溶于盐酸，由题头暗藏的重要信息“常温时耐酸碱腐蚀”可知，钛不溶于盐酸。

（7）设需要钛铁矿x t，根据钛元素守恒：x×a%×(1b%)=1，解得x=。