Question

【題目】金屬鈦在航天、潛海和醫(yī)療方面應用廣泛。工業(yè)上用鈦鐵礦(主要成分為鈦酸亞鐵FeTiO3，含FeO、Fe2O3、SiO2)為原料制TiO2,再由TiO2制得金屬Ti

資料：TiO2+會發(fā)生水解

(1)步驟②、③、④中，均需用到的操作是_______。(填操作名稱)

(2)檢驗濾液2中是否含Fe3+的方法是：_______。

(3)步驟1中FeTiO3溶于過量硫酸的化學方程式___________。

(4)請結合化學用語解釋步驟④中加熱水的原因___________。

(5)電解法獲得Ti是通過圖裝置，以熔融CaCl2做電解質

①a為電源的_____(填“正”或“負”)

②在制備鈦的過程中石墨電極附近的氣泡中除了O2、CO、CO2外還可能有的氣體是______________，用化學用語解釋原因________________。

(6)測定廢液中Fe2+濃度已確認鐵元素的回收率：取25.00ml廢液于錐形瓶中，用硫酸酸化的xmol/LKMnO4溶液滴定至終點,消耗KMnO4溶液體積如圖所示：

(滴定時發(fā)生反應的離子方程式為：5Fe2+＋MnO4-＋8H+→5Fe3+＋Mn2+＋4H2O).廢液中c(Fe2+)=_________

Answer 1

【答案】過濾 取1—2mL濾液2，滴加KSCN溶液，變紅，有Fe3+ FeTiO3 + 2H2SO4 = FeSO4 + TiOSO4 + 2H2O TiO2+ + 2H2OH2TiO3 + 2H+，水解反應吸熱，用熱水促進反應向正向進行 負 Cl2 2Cl-— 2e-= Cl2↑ 2xmolL—1

【解析】

鈦鐵礦(主要成分為鈦酸亞鐵FeTiO3，含FeO、Fe2O3、SiO2)在353K時用硫酸溶解，FeTiO3、FeO和Fe2O3溶于硫酸生成硫酸鐵、硫酸亞鐵和TiOSO4，二氧化硅不溶，過濾除去；濾液1中加入過量鐵粉，將Fe3+還原為Fe2+，過濾出不溶性物質，得到濾液2，經冷卻結晶得到硫酸亞鐵晶體，過濾后得濾液3，濾液3中含有TiOSO4加入熱水促進水解經過濾得到H2TiO3固體，煅燒H2TiO3制TiO2，TiO2通過電解得到Ti。

(1) 步驟②、③、④操作過程中都得到沉淀或晶體，故需要過濾操作得到固體和溶液，

故答案為：過濾；

(2)檢驗Fe3+的方法是：取1—2mL濾液2，滴加KSCN溶液，變紅，說明有Fe3+，

故答案為：取1—2mL濾液2，滴加KSCN溶液，變紅，有Fe3+；

(3)由流程圖可知，步驟1中FeTiO3溶于過量硫酸生成TiOSO4、FeSO4和水，化學方程式為：FeTiO3 + 2H2SO4 = FeSO4 + TiOSO4 + 2H2O；

(4) TiO2+在溶液中水解，溶液中存在平衡：TiO2+ + 2H2OH2TiO3 + 2H+，水解反應一般為吸熱反應，當加入熱水，稀釋、升溫平衡正向移動，有利于生成H2TiO3。

故答案為：TiO2+ + 2H2OH2TiO3 + 2H+，水解反應吸熱，用熱水促進反應向正向進行；

(5)①由圖可知，制取Ti，用石墨作陽極、TiO2作陰極、熔融CaCl2作電解質，陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應，電解池的陰極要與電源的負極連接，故a為電源的負極，

故答案為：負極；

②由圖示陽極產物可知，陽極生成二氧化碳氣體，是電解質中的氧離子失電子生成氧氣，氧氣和陽極石墨反應生成的二氧化碳或一氧化碳，同時氯離子也可以失電子生成氯氣，電極反應為：2Cl-— 2e-= Cl2↑，

故答案為：2Cl-— 2e- = Cl2↑；

(6)由圖可知滴定管的初讀數(shù)為0.80mL，末讀數(shù)為10.80mL，所以滴定時消耗KMnO4溶液體積為：10.80mL-0.80mL=10.00mL，

根據(jù)滴定時發(fā)生反應的離子方程式： 5Fe2+＋MnO4-＋8H+=5Fe3+＋Mn2+＋4H2O，

n(Fe2+)=5n(MnO4-)=5×xmol/L×0.01L=0.05xmol，

所以c(Fe2+)= =2xmolL—1，

故答案為：2xmolL—1。