Question

【题目】钛(T)因具有硬度大、熔点高、耐酸腐蚀等优点而被应用于航空、电子等领域，由钛铁矿(主要成分是钛酸亚铁FeTiO3)提取金属钛并获得副产品FeSO4·7H2O的工艺流程如下：

(1)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是 TiOSO4。常温下，该物质易溶于酸性溶液，在pH=5.0时开始转化为钛酸沉淀，则物质A是___________(填化学式，下同)，B是___________；步骤Ⅳ生成TiO(OH)2(H2TiO3)的离子方程式是______________________。

(2)已知FeSO4·7H2O和TiOSO4的溶解度曲线如图所示，则步骤Ⅲ采用的操作是___________。

(3)工业上可通过下列反应由TiO2制备金属Ti：

TiO2+2C+2Cl2TiCi4+2CO

TiCl4+2MgTi+2MgCl2

已知：常温下TiCl4是一种极易水解的无色液体，沸点为136.4℃。

①从下列供选用的装置中选择合适的装置制备TiCl4，按气流方向连接起来：A→___________→___________→___________→___________→C→___________。

②下列仪器中盛放的药品分别是B___________，G___________。

(4)一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe(SO4)2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。称取TiO2样品0.60g，消耗0.20mol/L的NH4Fe(SO4)2溶液36.75mL，则样品中TiO2的质量分数是___________。

Answer 1

【答案】Fe H2O TiO2++2H2O=TiO(OH)2↓+2H+ 降温、结晶、过滤 E B F D G 浓H2SO4 NaOH溶液 98%

【解析】

钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，加入铁屑，可防止Fe2+氧化，所以物质A为Fe，溶液X中含有FeSO4和TiOSO4，经过分离得硫酸亚铁晶体和溶液Y，溶液Y主要含有TiOSO4，加入水，加热可水解生成H2TiO3，所以物质B为H2O，经煅烧可生成TiO2，用氯气、碳反应可生成TiCl4，高温条件下与镁反应可生成Ti，以此解答该题。

钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，加入铁屑，可防止Fe2+氧化，所以物质A为Fe，溶液X中含有FeSO4和TiOSO4，经过分离得硫酸亚铁晶体和溶液Y，溶液Y主要含有TiOSO4，加入水，加热可水解生成H2TiO3，所以物质B为H2O，经煅烧可生成TiO2，用氯气、碳反应可生成TiCl4，高温条件下与镁反应可生成Ti，
(1)根据上面的分析可知，A为Fe，B为H2O，TiOSO4中加入水，加热可水解生成H2TiO3，反应的离子方程式为TiO2++2H2O=TiO(OH)2↓+2H+；

(2)根据FeSO47H2O的溶解度曲线可知，硫酸亚铁的溶解度随温度的升高而增大，所以从溶液中分离出FeSO47H2O，可以通过降温、结晶、过滤的方法获得；

(3)根据由TiO2制备金属Ti的原理可知，先用浓盐酸与二氧化锰制得氯气，制得的氯气中有氯化氢、水等杂质，可以通过饱和食盐水和浓硫酸除去，再在管式电炉中生成四氯化钛，反应中有未反应的氯气，会污染空气，所以尾气要用氢氧化钠溶液吸收，为防止尾气吸收装置中的水分挥发到收集四氯化钛的容器中，在收集装置和尾气处理装置之间要加一个干燥装置，所以①装置按气流方向连接起来的顺序为A、E、B、F、D、C、G，②根据上面的分析可知，B中装浓H2SO4，G中装NaOH溶液，故答案为：①E、B、F、D、G；②浓H2SO4；NaOH溶液；

(4)根据电子得失守恒可知，将TiO2溶解并还原为Ti3+，Ti3+与NH4Fe(SO4)2溶液反应时有关系式TiO2～Ti3+～NH4Fe(SO4)2，消耗0.20mol/L的NH4Fe(SO4)2溶液36.75mL，即NH4Fe(SO4)2的物质的量为36.75×10-3L×0.20mol/L=7.35×10-3mol，则TiO2的物质的量为=7.35×10-3mol，所以样品中TiO2的质量分数是×100%=98%。