Question

【題目】鈦是一種性能非常優(yōu)越的金屬，以鈦鐵礦（主要成分是FeTiO3，還含有少量Fe2O3）為原料制備鈦的流程如下：

（1）FeTiO3中Ti的化合價(jià)為_______________________.

（2）步驟①中加Fe的目的是_____________________（用離子方程式表示）.

（3）步驟②冷卻的目的是______________________________________________.

（4）水浸過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)為TiO2＋＋2H2O=H2TiO3↓＋2H＋，從成本或廢物的再利用因素考慮，水浸后廢液中應(yīng)加入____________________處理.

（5）寫(xiě)出步驟⑤的化學(xué)方程式：____________________________，該反應(yīng)在Ar氣氛中進(jìn)行的目的是________________________________.

Answer 1

【答案】+4 2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋ 便于析出FeSO4·7H2O晶體 生石灰（或碳酸鈣、廢堿，合理即可） 防止高溫下鎂（或鈦）與空氣中的O2、N2反應(yīng)

【解析】

鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3，還含有少量Fe2O3，在80℃條件下鈦鐵礦和濃硫酸混合，發(fā)生的反應(yīng)有FeTiO3+2H2SO4═FeSO4+TiOSO4+2H2O、Fe2O3+3H2SO4═Fe2(SO4)3+3H2O，得到固體熔塊，然后用水浸取，浸取液中含有Fe3＋，Fe3＋能和Fe反應(yīng)生成Fe2＋，然后過(guò)濾，濾液冷卻，得到硫酸亞鐵晶體，TiOSO4能發(fā)生水解反應(yīng)生成H2TiO3和H2SO4，最后高溫煅燒H2TiO3得到TiO2，生產(chǎn)TiCl4，TiCl4在800℃和Ar氣保護(hù)下用Mg還原得到Ti，據(jù)此分析解題。

(1)鐵為+2價(jià)，氧為-2價(jià)，由化合價(jià)代數(shù)和為0得：FeTiO3中Ti的化合價(jià)為+4，故答案為：+4；

(2)加鐵粉的目的是將溶液里的Fe3＋還原為Fe2＋，步驟①中加Fe的目的是2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋（用離子方程式表示），故答案為：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋；

(3)根據(jù)FeSO4溶解度，從濾液中獲得副產(chǎn)品綠礬（FeSO4·7H2O）的具體操作為加熱濃縮成飽和溶液，冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，少量冰水洗滌、低溫干燥，步驟②冷卻的目的是便于析出FeSO4·7H2O晶體，故答案為：便于析出FeSO4·7H2O晶體；

(4)水浸過(guò)程發(fā)生的反應(yīng)為TiO2＋＋2H2O=H2TiO3↓＋2H＋，從成本或廢物的再利用因素考慮，水浸后廢液中應(yīng)加入生石灰（或碳酸鈣、廢堿，合理即可）處理，以促進(jìn)鹽的水解，故答案為：生石灰（或碳酸鈣、廢堿，合理即可）；

(5)TiCl4在800℃和Ar氣保護(hù)下用Mg還原得到Ti，步驟⑤的化學(xué)方程式：，該反應(yīng)在Ar氣氛中進(jìn)行的目的是防止高溫下鎂（或鈦）與空氣中的O2、N2反應(yīng)，故答案為：；防止高溫下鎂（或鈦）與空氣中的O2、N2反應(yīng)。