Question

【題目】工業(yè)上以鈦鐵礦(主要成分為鈦酸亞鐵( FeTiO3)，含有MgO、SiO2等雜質(zhì))為原料，制備金屬鈦和鐵紅的工藝流程如下：

已知：①酸浸時(shí)， FeTiO3轉(zhuǎn)化為Fe2+和TO2+；②本實(shí)驗(yàn)溫度下，Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10－11；③溶液中離子濃度小于等于1.0×10－5mol/L時(shí)，認(rèn)為該離子沉淀完全。

請(qǐng)回答下列問題：

（1）酸浸時(shí)如何提高浸取速度和浸取率________(至少答兩種方法)

（2）“水解”生成H2TiO3的離子方程式為________。

（3）“沉鐵”過程中，氣態(tài)產(chǎn)物的電子式為__________；該過程需控制反應(yīng)溫度低于35℃，原因?yàn)?/span>_______。

（4）濾液3可用于制備Mg(OH)2。若濾液3中c(Mg2+)=1.2×10－3mo/L，向其中加入NaOH固體，調(diào)整溶液pH值大于________時(shí)，可使Mg2+恰好沉淀完全。

（5）“電解”時(shí)，電解質(zhì)為熔融的CaO，兩電極材料為石墨棒。則_______極石墨棒需要定期更換，原因是________。

（6）測(cè)定鐵紅產(chǎn)品純度：稱取m克鐵紅，溶于一定量的硫酸之中，配成500.00mL溶液。從其中量取20.00mL溶液，加入過量的KI，充分反應(yīng)后，用 c mol/L硫代硫酸鈉(Na2S2O3)標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，發(fā)生反應(yīng)：I2+2S2O32－=S4O62－+2I－。平行滴定三次，硫代硫酸鈉平均消耗體積為VmL。則鐵紅產(chǎn)品的純度為：________(用c、V、m表式)

Answer 1

【答案】升溫，攪拌，適當(dāng)增大硫酸濃度，粉碎礦石 TiO2++2H2O= H2TiO3↓+2H+ 溫度過高容易導(dǎo)致NH4HCO3分解（或防止Fe2+、Mg2+等受熱水解） 11 陽極 陽極產(chǎn)生氧氣與石墨反應(yīng)生成二氧化碳，導(dǎo)致陽極損耗 ％

【解析】

（1）酸浸時(shí)提高浸取速度和浸取率可以采取升溫，攪拌，適當(dāng)增大硫酸濃度，粉碎礦石。

（2）根據(jù)流程圖中信息，“水解”時(shí)，TiO2+轉(zhuǎn)化為H2TiO3沉淀。

（3）“沉鐵”過程中，氣態(tài)產(chǎn)物為二氧化碳，根據(jù)反應(yīng)物的性質(zhì)知，溫度過高時(shí)，碳酸氫銨會(huì)分解，F(xiàn)e2+、Mg2+的水解程度增大。

（4）根據(jù)Ksp求。

（5）陽極石墨棒需要定期更換。

（6）根據(jù)方程式找出Fe2O3～2S2O32－關(guān)系式。

（1）酸浸時(shí)提高浸取速度和浸取率可以采取升溫，攪拌，適當(dāng)增大硫酸濃度，粉碎礦石，故答案為：升溫，攪拌，適當(dāng)增大硫酸濃度，粉碎礦石。

（2）根據(jù)流程圖中信息，“水解”時(shí)，TiO2+轉(zhuǎn)化為H2TiO3沉淀，離子方程式為：TiO2++2H2O= H2TiO3↓+2H+，故答案為：TiO2++2H2O= H2TiO3↓+2H+。

（3）“沉鐵”過程中，氣態(tài)產(chǎn)物為二氧化碳，電子式為，根據(jù)反應(yīng)物的性質(zhì)知，溫度過高時(shí)，碳酸氫銨會(huì)分解，F(xiàn)e2+、Mg2+的水解程度增大，故答案為：；溫度過高容易導(dǎo)致NH4HCO3分解（或防止Fe2+、Mg2+等受熱水解）。

（4）根據(jù)Ksp=1.0×10－11=c(Mg2+)c2(OH-)=1×10－5mo/L×c2(OH-)，求出c(OH-)=10-3 mo/L，pH=11，故溶液pH值大于11時(shí)，可使Mg2+恰好沉淀完全，故答案為：11。

（5）“電解”時(shí)，電解質(zhì)為熔融的CaO，陰極得到Ti，陽極生成O2，陽極石墨棒需要定期更換，原因是陽極產(chǎn)生氧氣與石墨反應(yīng)生成二氧化碳，導(dǎo)致陽極損耗，故答案為：陽極；陽極產(chǎn)生氧氣與石墨反應(yīng)生成二氧化碳，導(dǎo)致陽極損耗。

（6）鐵紅的成份是Fe2O3，與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，反應(yīng)的離子方程式為：Fe2O3+6H+= 2Fe3++3H2O；又知2Fe3++2I－= 2Fe2++I2，I2+2S2O32－=S4O62－+2I－，可得出Fe2O3～2S2O32－，硫代硫酸鈉(Na2S2O3)的物質(zhì)的量為c V×10-3mol，Fe2O3的物質(zhì)的量為1/2c V×10-3 mol，Fe2O3的質(zhì)量為80c ×V×10-3g，則鐵紅產(chǎn)品的純度為[（80 c ×V×10-3g×）/mg]×100％=(2 c V/m)×100％，故答案為： ％，故答案為：％。