Question

【题目】工业上以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁( FeTiO3)，含有MgO、SiO2等杂质]为原料，制备金属钛和铁红的工艺流程如下：

已知：①酸浸时， FeTiO3转化为Fe2＋和TiO2＋；②本实验温度下，Ksp[Mg(OH)2]＝1.0×10－11；请回答下列问题：

(1)酸浸时如何提高浸取速度和浸取率_____________________________(至少答两种方法)。

(2)“水解”生成H2TiO3的离子方程式为_________________________。

(3)“沉铁”过程中，气态产物的电子式为__________________；该过程需控制反应温度低于35 ℃，原因为___________________________________________________。

(4)滤液3可用于制备Mg(OH)2。若滤液3中c(Mg2＋)＝1.0×10－3 mo/L，向其中加入NaOH固体，调整溶液pH值大于________时，可使Mg2＋沉淀完全。

(5)“电解”时，电解质为熔融的CaO，两电极材料为石墨棒。则_______极石墨棒需要定期更换，原因是__________________________________________________________。

(6)测定铁红产品纯度：称取m g铁红，溶于一定量的硫酸之中，配成500.00 mL溶液。从其中量取20.00 mL溶液，加入过量的KI，充分反应后，用 c mol/L硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准液滴定至终点，发生反应：I2＋2S2O===S4O＋2I－。平行滴定三次，硫代硫酸钠平均消耗体积为V mL。则铁红产品的纯度为________(用c、V、m表示)。

Answer 1

【答案】升温、搅拌、适当增大硫酸浓度、粉碎矿石 TiO2＋＋2H2O=H2TiO3↓＋2H＋ 温度过高容易导致NH4HCO3分解(或防止Fe2＋、Mg2＋等受热水解) 11 阳 阳极产生氧气与石墨反应生成二氧化碳，导致阳极损耗

【解析】

根据流程：用硫酸酸浸钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，含有MgO、SiO2等杂质)，SiO2不溶，钛酸亚铁、氧化镁溶解，过滤，滤渣1为SiO2，滤液1含有Fe2+、TiO2+、Mg2+，水解滤液1发生反应：TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+，过滤得到H2TiO3，煅烧H2TiO3得到TiO2，电解得到Ti；滤液2主要含有Fe2+、Mg2+，加入碳酸氢铵沉铁反应：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O，得到FeCO3沉淀和含有Mg2+的滤液3，FeCO3与氧气煅烧得到铁红，据此分析作答。

(1)适当升温。搅拌、适当增大六三浓度、粉碎矿石等可以提高浸取速度和浸取率；

(2)根据分析，滤液1含有TiO2+，水解生成H2TiO3，离子反应为：TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+；

(3)“沉铁”过程中生成的气体是二氧化碳，其电子式为；温度过高溶液导致碳酸氢铵分解(或防止Fe2+、Mg2+等受热水解)，过沉铁过程过程需控制反应温度低于35℃；

(4)已知：Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11，使Mg2+恰好沉淀完全，此时c(OH-)= mol/L=1.0×10-3mol/L，c(H+)=1.0×10-11mol/L，故pH≥11，Mg2+沉淀完全；

(5)“电解”时，电解质为熔融的CaO，两电极材料为石墨棒，阳极反应为：2O2--4e-=O2↑，阳极产生的氧气与石墨反应生成二氧化碳，导致阳极损耗，故阳极石墨棒需要定期更换；

(6)铁红溶于稀硫酸得到Fe3+，与KI发生反应：2Fe3++2I-=2Fe2++I2，用硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准液滴定生成的碘，有关系式：Fe2O3～2Fe3+～I2～2Na2S2O3，则n(Fe2O3)=n(Na2S2O3)=cV×10-3mol，故mg样品中铁红产品的纯度为×100%=。