Question

(15分)．钛白粉（主要成分是TiO2），广泛用于油漆、塑料、造纸等行业，还可用作乙醇脱水、脱氢的催化剂。工业上常以钛矿石（主要成分为FeTiO3(钛酸亚铁)，并含FeO、A12O3、 SiO2等杂质）为主要原料经过以下流程制得TiO2，并获得副产品FeSO4·7H2O.

请回答下列问题：

(l)步骤I的目的是　　　　　　　　　　　　

（2）写出步骤Ⅱ中FeTiO3与H2SO4反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）步骤II中经过　　　　　　、　　　　　 、过滤、洗涤等操作可以得到FeSO4·7H2O.晶体，还可以利用酸化的FeSO4溶液与软锰矿（主要成分为MnO2）反应生产硫酸锰（MnSO4，易溶于水）．该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　

（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤III中将TiOSO4转化为H2TiO3的原理：　　　　　　　　

（5）为测定步骤II后溶液中TiOSO4的含量，首先取待测钛液10 mL加水稀释至100 mL，再加过量铝粉，充分振荡，使其完全反应：3TiO2＋+Al+6H＋=3Ti3＋+Al3＋+3H2O。过滤后，取出滤液20.00 mL，以KSCN溶液为指示剂，用0.1000 mol·L－1 NH4Fe(SO4)2溶液滴定至终点，再重复2次，测得平均值为30.00mL。

①该滴定达到终点时的现象　　　　　　　　　　

②待测钛液中TiOSO4的物质的量浓度是　　　　　　　　　　　　　　　　。

 

Answer 1

（1）除去Al2O3和SiO2 （2）FeTiO3＋2H2SO4＝TiOSO4＋FeSO4＋2H2O

（3） 蒸发浓缩、冷却结晶 MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ == Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O

（4）溶液中存在平衡：TiO2++2H2OH2TiO3+2H+，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成H2TiO3。

（5）当滴入最后一滴NH4Fe(SO4)2溶液时，溶液变为血红色且半分钟内不褪色，则说明达到终点，1.50mol/L

【解析】

试题分析：(l)在钛矿石中含有的Al2O3和SiO2能够与NaOH发生反应变为容易溶于水的物质。因此步骤I的目的是除去Al2O3和SiO2。（2）步骤Ⅱ中FeTiO3与H2SO4反应的化学方程式是FeTiO3＋2H2SO4＝TiOSO4＋FeSO4＋2H2O；（3）由于FeSO4的溶解度受温度的影响变化较大，所以从溶液中获得晶体的操作步骤II中经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤等操作可以得到FeSO4·7H2O.晶体。Fe2+有还原性，MnO2有氧化性，在酸性条件下发生氧化还原反应。该反应的两种方程式是MnO2 + 2Fe2+ + 4H+ =Mn2+ + 2Fe3+ + 2H2O；（4） 在溶液中存在水解平衡：TiO2++2H2OH2TiO3+2H+，水解反应是吸热反应。当加入热水升高温度后，促进盐的水解，水解平衡正向移动，会生成更多的H2TiO3，从而促使物质的转化。（5）①在原来的溶液中含有Fe3+,以以KSCN溶液为指示剂，此时溶液是红色，其中存在平衡：Fe3++3SCN- Fe(SCN)3.随着铝粉的不断加入，c(Fe3+)不断降低，平衡逆向移动，红色逐渐变浅，当滴入最后一滴NH4Fe(SO4)2溶液时，溶液变为血红色且半分钟内不褪色，则说明达到终点；②根据电子转移数目相等可得关系式：3TiO2＋～Al～3Fe3+.n(Fe3+)=0.1mol/L×0.03L×5=0.015mol. n(TiO2＋)= 0.015mol, 所以待测钛液中TiOSO4的物质的量浓度是c(TiO2＋)= 0.015mol÷0.01L=1.50mol/L.

考点：考查实验操作的目的、混合物的分离、盐的水解、滴定终点的判断及物质的浓度的计算的知识。