Question

【題目】鈦及鈦合金在航空航天領(lǐng)城具有重要的應(yīng)用價值。鈦鐵礦主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3)，另含有少量SiO2、Fe2O3等雜質(zhì)。以鈦鐵礦為原料制備鈦的工藝流程如下圖所示。

(1)為提高鈦鐵礦酸浸時的浸出率，除了采用循環(huán)浸取、延長時間、熔塊粉碎外，還可以采用______________________(寫一種方法)。

(2)硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對鈦、鐵浸出率的影響如圖所示，據(jù)此判斷，酸浸時所加硫酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)為___________。

鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物是TiOSO4和FeSO4，該反應(yīng)的化學(xué)方程式：______________________。

(3)查閱資料可知：TiO2+與Fe3+水解轉(zhuǎn)化為沉淀的pH接近；反應(yīng)①Fe3++H2Y2===FeY－+2H+，K=1024.3)；反應(yīng)②TiO2++H2Y2－=== TiO Y2－+2H+，K=1017.3。含鈦鐵溶液經(jīng)EDTA(H2Y2－)處理后再調(diào)節(jié)pH，TiO2+水解生成偏鈦酸[TiO (OH)2]沉淀，則TiO2+水解的離子方程式為：___________；Fe3+未轉(zhuǎn)化為沉淀的原因是______________________。

(4)若將濾液2經(jīng)___________冷卻結(jié)晶、過濾一系列操作還可獲得副產(chǎn)品綠礬(FsO4·7H2O)。濾液2經(jīng)處理后，還可返回流程中使用的物質(zhì)是______________________。

(5)利用下圖所示裝置在一定條件下由TiO2制取金屬鈦的化學(xué)方程式為__________________。陽極的電極反應(yīng)式為______________________。

Answer 1

【答案】連續(xù)攪拌（或適當(dāng)升高溫度的合理答案均給分） 80~85% FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O TiO2-+2H2OTiO(OH)2+2H+ 反應(yīng)①的K遠大于反應(yīng)②，Fe3+主要轉(zhuǎn)化為FeY- 蒸發(fā)濃縮 H2SO4 TiO2O2↑+Ti 2O2—4e-=O2↑

【解析】

(1)提高鈦鐵礦酸浸時的浸出率，即加快反應(yīng)速率，可以連續(xù)攪拌或適當(dāng)升高溫度；

(2)由圖可知，硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80~85%時鈦、鐵浸出率最高；FeTiO3與濃硫酸反應(yīng)生成TiOSO4和FeSO4；

(3)TiO2+水解生成TiO(OH)2；由于反應(yīng)①的K遠大于反應(yīng)②，Fe3+主要轉(zhuǎn)化為FeY-，F(xiàn)e3+未轉(zhuǎn)化為沉淀；

(4)由流程可知，濾液2含有FeSO4和剩余硫酸，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾一系列操作還可獲得副產(chǎn)品綠礬(FsO4·7H2O)。濾液2經(jīng)處理后，還可返回流程中使用的物質(zhì)是H2SO4；

(5)該裝置為電解裝置，由TiO2制取金屬鈦；陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。

(1)提高鈦鐵礦酸浸時的浸出率，即加快反應(yīng)速率，可以連續(xù)攪拌或適當(dāng)升高溫度；

故答案為：連續(xù)攪拌或適當(dāng)升高溫度；

(2)由圖可知，硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80~85%時鈦、鐵浸出率最高；

FeTiO3與濃硫酸反應(yīng)生成TiOSO4和FeSO4，化學(xué)方程式為：FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O；

故答案為：80~85%；FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O；

(3)TiO2+水解生成TiO(OH)2，離子方程式為：TiO2-+2H2OTiO(OH)2+2H+；由于反應(yīng)①的K遠大于反應(yīng)②，Fe3+主要轉(zhuǎn)化為FeY-，F(xiàn)e3+未轉(zhuǎn)化為沉淀；

故答案為：TiO2-+2H2OTiO(OH)2+2H+；反應(yīng)①的K遠大于反應(yīng)②，Fe3+主要轉(zhuǎn)化為FeY-；

(4)由流程可知，濾液2含有FeSO4和剩余硫酸，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾一系列操作還可獲得副產(chǎn)品綠礬(FsO4·7H2O)。濾液2經(jīng)處理后，還可返回流程中使用的物質(zhì)是H2SO4；

故答案為：蒸發(fā)濃縮；H2SO4；

(5)該裝置為電解裝置，由TiO2制取金屬鈦，化學(xué)方程式為TiO2O2↑+Ti；陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2O2—4e-=O2↑；

故答案為：TiO2O2↑+Ti；2O2—4e-=O2↑。