Question

钛白粉被广泛用于制造高级白色油漆．工业上以钛铁矿（主要成分为FeTiO₃，杂质为Fe₂O₃．脉石）为原料制钛白粉（金红石晶型TiO₂）的主要工艺有硫酸法和氯化法两种．其工艺流程如下：


（1）硫酸法工业流程中加入铁屑的目的是______．
（2）上述流程中副产品是______，滤渣的成分是______．
（3）从TiOSO₄→H₂TiO₃需要加热，则加热的目的是______．
（4）用浓硫酸处理钛铁矿，并向所得溶液中加入水和铁，此时0.5L的溶液中含有2molTiO²⁺．4.75molSO₄^2-．2.5mol的一种未知阳离子和H⁺．常温下，其溶液的pH=______．
（5）氯化法中熔炼过程的反应为：
2FeTiO₃（s）+7Cl₂（g）+6C（s）2TiCl₄（l）+2FeCl₃（s）+6CO（g）
该反应是在1173K的温度下进行，你认为还应该控制的反应条件是______，
平衡常数表达式K=______，△S______0（填：＞．＜）
（6）熔炼后分离出四氯化钛的方法是______，熔炼后物质中含有Fe³⁺，那么Fe³⁺检验的离子方程式为：______．

Answer 1

解：（1）铁钛矿加入浓硫酸后生成Fe³⁺离子，加入铁将Fe³⁺还原为Fe²⁺，以生成FeSO₄?7H₂O，
故答案为：将Fe³⁺还原为Fe²⁺；
（2）加入过量铁屑后溶液中含有Fe²⁺离子，则过滤后可得FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄），滤渣为过量的铁屑和不溶物脉石，
故答案为：FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄），铁屑和脉石；
（3）TiOSO₄的水解的水解为吸热反应，加热可促进TiOSO₄的水解，故答案为：促进TiOSO₄的水解；
（4）由以上反应可知，反应后生成Fe²⁺离子，为2.5mol．根据溶液呈电中性可知，2n（TiO²⁺）+2n（Fe²⁺）+n（H⁺）=2n（SO₄^2-），n（H⁺）=2×4.75mol-2×2mol-2×2.5mol=0.5mol，
c（H⁺）==1mol/L，PH=0，
故答案为：pH=0；
（5）为防止碳与氧气反应，应可绝空气加热，平衡常数等于反应物气体的浓度幂之积除以反应物气体的浓度幂之积，则K=，反应后生成气体和液体，混乱度增大，所以△S＞0，
故答案为：隔绝空气，K=，△S＞0；
（6）熔炼后为液体和固体的混合物，应用过滤的方法分离，检验Fe³⁺利用Fe³⁺离子与KSCN反应生成红色Fe（SCN）₃，反应的离子方程式为Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，
故答案为：过滤；Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃．
分析：（1）铁钛矿加入浓硫酸后生成Fe³⁺离子，加入铁将Fe³⁺还原为Fe²⁺；
（2）加入过量铁屑后溶液中含有Fe²⁺离子，则过滤后可得FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄），滤渣为过量的铁屑和不溶物脉石；
（3）根据影响水解的外界条件分析；
（4）未知阳离子为Fe²⁺，根据溶液的电中性原则分析；
（5）为防止碳与氧气反应，应可绝空气加热，根据平衡常数等于反应物气体的浓度幂之积除以反应物气体的浓度幂之积计算平衡常数，根据混乱度的大小判断△S；
（6）根据物质的存在状态选择分离方法，利用铁离子与KSCN反应生成红色物质鉴别．
点评：本题考查化学工艺流程，题目难度较大，做题时注意从物质的性质角度结合题中信息解答，本题易错点为（3）和（4）两项．