Question

【題目】工業(yè)上，以鈦鐵礦為原料制備二氧化鈦的工藝流程如下圖所示。鈦鐵礦主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3)，其中一部分Fe2+在風(fēng)化過(guò)程中會(huì)轉(zhuǎn)化為+3價(jià)。

已知：TiO(OH)2(即H2TiO3)為兩性氫氧化物

（1）步驟②中，發(fā)生反應(yīng)的主要離子方程式為______________________。

（2）步驟③中，實(shí)現(xiàn)混合物的分離是利用物質(zhì)的____________（填字母序號(hào)）。

A.熔沸點(diǎn)差異 B．溶解性差異 C．氧化性、還原性差異

（3）步驟②、③、④中，均需用到的操作是____________（填操作名稱）。

（4）請(qǐng)結(jié)合化學(xué)用語(yǔ)用化學(xué)平衡理論解釋步驟④中將TiO2+轉(zhuǎn)化為H2TiO3的原理：________________________________。

（5）上述工藝流程中可以循環(huán)利用的物質(zhì)是____________。

（6）在酸性環(huán)境中，利用電化學(xué)原理可生成的羥基自由基(·OH) 其反應(yīng)為Fe2++H2O2=Fe3++OH-+·OH－，成的羥基自由基對(duì)有機(jī)物有極強(qiáng)的氧化能力，可用于水體里有機(jī)污染物降解的高級(jí)氧化技術(shù)。電解原理如圖：

①寫出陽(yáng)極所發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式__________________________。

②電解過(guò)程中，假設(shè)電極上每1molFe3+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2+ 的同時(shí)也 消耗1molO2，則 每消耗1molO2電解液中可以產(chǎn)生______mol ·OH

Answer 1

【答案】 2Fe3++Fe=3Fe2+ B 過(guò)濾 TiO2++2H2OH2TiO3↓+2H+ H2SO4或硫酸 H2O - e－ = ·OH + H+ 4

【解析】（1）步驟②中，用鐵粉將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+的反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3++Fe=3Fe2+；（2）步驟③冷卻結(jié)晶得到硫酸亞鐵晶體，利用的是物質(zhì)溶解度的不同，通過(guò)冷卻熱飽和溶液得到，故答案為B；（3）②③④步驟的操作過(guò)程中都得到沉淀或晶體，所以需要過(guò)濾得到固體和溶液；（4）④中使用熱水的目的是促進(jìn)TiO2+水解生成H2TiO3，分離出固體加熱得到TiO2；溶液中存在平衡：TiO2++2H2OH2TiO3+2H+，當(dāng)加入熱水稀釋、升溫后，平衡正向移動(dòng)，生成H2TiO3；（5）反應(yīng)中有硫酸生成，所以可以循環(huán)利用的物質(zhì)是硫酸；（6）①陽(yáng)極發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，因此陽(yáng)極是水失去電子轉(zhuǎn)化為羥基自由基生，則所發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為H2O - e－ ＝ ·OH + H+。②1molO2轉(zhuǎn)化為2molH2O2轉(zhuǎn)移2mole-，由Fe2++H2O2=Fe3++OH-+·OH－可知，生成2molOH，轉(zhuǎn)移2mole－，在陽(yáng)極上生成2molOH，所以消耗1molO2，可以產(chǎn)生4molOH。