Question

鈦白粉（主要成分是TiO₂），廣泛用于油漆、塑料、造紙等行業(yè)，還可用作乙醇脫水、脫氫的催化劑。下圖是以鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，鈦酸亞鐵）為主要原料生產(chǎn)鈦白粉并獲得副產(chǎn)品FeSO₄·7H₂O的工藝流程圖。

（1）鈦鐵礦與硫酸發(fā)生反應(yīng)①的化學(xué)方程式為       ；在TiOSO₄和FeSO₄溶液中加入Fe的目的是       。
（2）溶液Ⅱ中TiOSO₄在加熱條件下發(fā)生水解反應(yīng)②的離子方程式為      ；可回收利用的物質(zhì)是       。
（3）為測定溶液Ⅱ中TiOSO₄的含量，首先取待測鈦液10 mL用水稀釋至100 mL，加過量鋁粉，充分振蕩，使其完全反應(yīng)：3TiO²⁺ +Al+6H⁺=3Ti³⁺+Al³⁺+3H₂O。過濾后，取出濾液20.00 mL，向其中滴加2～3滴KSCN溶液作指示劑，用       （填一種玻璃儀器的名稱）滴加0.1000mol·L^－1 FeCl₃溶液，當(dāng)溶液出現(xiàn)紅色達(dá)到滴定終點(diǎn)，用去了30.00mL FeC1₃溶液。待測鈦液中TiOSO₄的物質(zhì)的量濃度是        。

Answer 1

（12分）（1）FeTiO₃+2H₂SO₄=TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O（2分） 
防止Fe^2＋被氧化，以獲得純凈的副產(chǎn)品FeSO₄·7H₂O（2分）
（2）TiO²⁺ +2H₂O=H₂TiO₃↓ +2H⁺（2分）   H₂SO₄（2分） 
（3）酸式滴定管（2分）   1.50 mol?L^－1（2分） 

解析試題分析：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律及題意可知，①為復(fù)分解反應(yīng)，反應(yīng)物是FeTiO₃和H₂SO₄，產(chǎn)物是TiOSO₄、FeSO₄、H₂O，用觀察法可配平；根據(jù)生產(chǎn)FeSO₄·7H₂O的目的判斷，加入Fe可使Fe³⁺還原為Fe²⁺，保護(hù)Fe²⁺不被氧化，以獲得純凈的副產(chǎn)品綠礬；（2）硫酸是強(qiáng)酸，則SO₄^2—不能水解，而H₂TiO₃是弱酸，TiO₂²⁺能水解，加熱能使TiOSO₄徹底水解，生成H₂TiO₃沉淀和H₂SO₄，根據(jù)電荷、原子守恒可書寫其離子方程式；該反應(yīng)生成的H₂SO₄可以在反應(yīng)①中循環(huán)利用，因此可回收；（3）FeCl₃溶液顯酸性，需要使用酸式滴定管盛放；3TiO²⁺+Al+6H⁺=3Ti³⁺+Al³⁺+3H₂O、Ti³⁺(紫色) +Fe³⁺+H₂O = TiO²⁺(無色) +Fe²⁺+2H⁺，F(xiàn)e³⁺+3SCN^—Fe(SCN)₃（血紅色），則達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)消耗的FeCl₃或Fe³⁺為0.1000mol·L^－1×30.00×10^－3L，與Fe³⁺反應(yīng)的Ti³⁺、被Al還原的TiO²⁺和Fe³⁺的物質(zhì)的量相等，都是0.1000mol·L^－1×30.00×10^－3L；10mL待測鈦液中TiOSO₄為0.1000mol·L^－1×30.00×10^－3L×，
則c(TiOSO₄)==1.50 mol·L^－1。
考點(diǎn)：是物質(zhì)制備型工藝流程題，是近年高考的熱點(diǎn)，主要考查了核心反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式的書寫、解釋投料的目的、原子經(jīng)濟(jì)、滴定管的選擇、滴定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與計(jì)算等。