Question

19．工业上由钛铁矿（主要成份为FeTiO₃，含Fe₂O₃、SiO₂等杂质）制备TiO₂的有关反应包括：
酸溶 FeTiO₃（s）+2H₂SO₄（aq）=FeSO₄（aq）+TiOSO₄（aq）+2H₂O（l）
水解 TiOSO₄（aq）+2H₂O（l）$\frac{\underline{\;90℃\;}}{\;}$ H₂TiO₃（s）+H₂SO₄（aq）
简要工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）FeTiO₃中铁的化合价为+2．
（2）试剂A为铁粉．
（3）钛液Ⅰ需冷却至70℃左右，若温度过高会导致产品TiO₂产率降低，原因是由于TiOSO₄容易水解，若温度过高，则会有较多的TiOSO₄水解为固体H₂TiO₃，而经过滤进入FeSO₄•7H₂O中，导致TiO₂产率降低．
（4）取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H₂O₂后出现微红色，说明H₂TiO₃中存在的杂质离子是Fe²⁺．这种H₂TiO₃即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO₂也会发黄，发黄的杂质是Fe₂O₃（填化学式）．

Answer 1

分析 （1）由酸溶、水解方程式可知均为未发生氧化还原反应，酸溶中生成FeSO₄，可知FeTiO₃中铁的化合价；
（2）（3）加入硫酸后FeTiO₃、Fe₂O₃溶解，SiO₂不反应，过滤除去SiO₂，由于亚铁离子易被氧化，钛液I加入试剂A，将溶液中Fe³⁺还原为Fe²⁺，超过90℃TiOSO₄（aq）水解得到H₂TiO₃（s），冷却至70℃左右结晶出硫酸亚铁晶体，过滤分离出硫酸亚铁晶体，钛液Ⅱ水解析出H₂TiO₃（s），洗涤、干燥、灼烧得到TiO₂；
（4）取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H₂O₂后出现微红色，说明H₂TiO₃中存在的杂质离子是亚铁离子，直接水洗时Fe²⁺会水解得到氢氧化亚铁，氧化得到氢氧化铁，灼烧氢氧化铁分解得到氧化铁．

解答 解：加入硫酸后FeTiO₃、Fe₂O₃溶解，SiO₂不反应，过滤除去SiO₂，由于亚铁离子易被氧化，钛液I加入试剂A，将溶液中Fe³⁺还原为Fe²⁺，超过90℃TiOSO₄（aq）水解得到H₂TiO₃（s），冷却至70℃左右结晶出硫酸亚铁晶体，过滤分离出硫酸亚铁晶体，钛液Ⅱ水解析出H₂TiO₃（s），洗涤、干燥、灼烧得到TiO₂；
（1）由酸溶、水解方程式可知均为未发生氧化还原反应，酸溶中生成FeSO₄，可知FeTiO₃中铁的化合价为+2价，
故答案为：+2；
（2）因为矿石经硫酸溶解后得到的Fe₂（SO₄）₃，而后面过滤得到的是FeSO₄•7H₂O，所以试剂A是铁粉，
故答案为：铁粉；
（3）由于TiOSO₄容易水解，若温度过高，则会有较多TiOSO₄水解为固体H₂TiO₃，经过滤进入FeSO₄•7H₂O中，导致产品TiO₂产率降低，
故答案为：由于TiOSO₄容易水解，若温度过高，则会有较多的TiOSO₄水解为固体H₂TiO₃，而经过滤进入FeSO₄•7H₂O中，导致TiO₂产率降低；
（4）取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H₂O₂后出现微红色，说明H₂TiO₃中存在的杂质离子是Fe²⁺离子，直接水洗时Fe²⁺会水解得到氢氧化亚铁，氧化得到氢氧化铁，灼烧氢氧化铁分解得到氧化铁，煅烧后获得的TiO₂发黄的杂质是Fe₂O₃，
故答案为：Fe²⁺；Fe₂O₃．

点评 本题属于化学工艺流程题目，涉及对操作与试剂的分析评价、对原理的分析评价、物质的分离提纯等，需要学生熟练掌握元素化合物知识，培养了学生实验能力、知识迁移应用能力，难度中等．