Question

19．工业上用钛铁精矿（FeTiO₃）提炼TiO₂的工艺流程如图：

（1）酸浸时为了提高浸出率，请提出一种可行的措施增大硫酸浓度、升高温度、边加硫酸边搅拦、增加浸出时间等．
（2）写出硫酸酸浸溶解钛铁精矿生成TiO²⁺的离子方程式增大硫酸浓度、升高温度、边加硫酸边搅拦、增加浸出时间等．
（3）钛铁精矿酸浸后经冷却、结晶得到的副产物A为FeSO₄•7H₂O．
（4）结晶析出A时，需要保持较高的酸度而不能加水，其原因可能为减少FeSO₄•7H₂O的溶解量，抑制TiO²⁺水解．
（5）工业上将TiO₂和碳粉混合加热氯化生成的TiCl₄，然后在高温下用金属镁还原TiCl₄得到金属钛，写出TiO₂制备Ti过程的化学方程式：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO、TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO．

Answer 1

分析 钛铁精矿（FeTiO₃）中加入稀硫酸，冷却、结晶、经充分反应后过滤，所得滤液中含有Ti⁴⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等离子，滤渣为硫酸亚铁晶体，Ti⁴⁺水解生成H₂TiO₃和稀硫酸，过滤，得到沉淀B为H₂TiO₃，煅烧H₂TiO₃得到TiO₂产品，
（1）提高浸出率可从浓度、温度等影响化学反应速率的角度解答；
（2）FeTiO₃与氢离子反应生成Fe²⁺、TiO²⁺、H₂O；
（3）根据流程分析可知副产物A为 FeSO₄•7H₂O；
（4）因亚铁离子、TiO²⁺能水解，所以应注意防止水解；
（5）高温下，TiO₂和碳粉、氯气反应生成TiCl₄和CO，在高温下用金属镁还原TiCl₄得到金属钛和氯化镁；

解答 解：钛铁精矿（FeTiO₃）中加入稀硫酸，冷却、结晶、经充分反应后过滤，所得滤液中含有TiO²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺等离子，滤渣为硫酸亚铁晶体，TiO²⁺水解生成H₂TiO₃和稀硫酸，过滤，得到沉淀B为H₂TiO₃，煅烧H₂TiO₃得到TiO₂产品，
（1）提高浸出率，可增大硫酸浓度、升高温度、边加硫酸边搅拦、增加浸出时间等，
故答案为：增大硫酸浓度、升高温度、边加硫酸边搅拦、增加浸出时间等；
（2）FeTiO₃与氢离子反应生成Fe²⁺、Ti⁴⁺、H₂O，其反应的离子方程式为FeTiO₃+6H⁺=Fe²⁺+Ti⁴⁺+3H₂O，
故答案为：FeTiO₃+6H⁺=Fe²⁺+Ti⁴⁺+3H₂O；
（3）由流程分析可知副产物A为 FeSO₄•7H₂O，
故答案为：FeSO₄•7H₂O；
（4）因亚铁离子、TiO²⁺易水解，且水解呈酸性，为防止水解，应保持较大的酸度，
故答案为：减少FeSO₄•7H₂O的溶解量，抑制TiO²⁺水解；
（5）高温下，TiO₂和碳粉、氯气反应生成TiCl₄和CO，其反应的方程式为：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；在高温下用金属镁还原TiCl₄得到金属钛和氯化镁，其反应的方程式为：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Ti+2MgCl₂；
故答案为：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO、TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2CO．

点评 本题考查了物质分离提纯的方法和流程分析判断，为高考常见题型，掌握物质性质和实验操作流程是解题关键，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的应用能力．