Question

鈦(Ti)被譽(yù)為21世紀(jì)金屬。冶煉鈦的主要原料是含F(xiàn)e₂O₃的鈦鐵礦（FeTiO₃)，其生產(chǎn)過程如下：

已知：TiOSO₄可溶于水且易水解，H₂TiO₃難溶于水。試回答下列問題：

(1)步驟②的主要實(shí)驗(yàn)操作是冷卻、結(jié)晶、      (填操作名稱)；步驟④在實(shí)驗(yàn)室中常將試劑置于     (填儀器名稱）中加強(qiáng)熱。

(2)步驟③中加入熱水的作用是                    。

(3)步驟④中硫酸亞鐵晶體(FeSO₄·7H₂O)在空氣中煅燒生成鐵紅、水和三氧化硫，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：                         。

(4)步驟②所得到的硫酸亞鐵晶體(FeSO₄·7H₂O)是目前工業(yè)上處理含鉻有毒廢水常用的化學(xué)試劑，二者反應(yīng)后(Cr由+6價(jià)轉(zhuǎn)化為+3價(jià))可以轉(zhuǎn)化為有重要工業(yè)價(jià)值的鐵氧體復(fù)合氧化物（常用FeO·Fe_yCr_xO₃表示)。欲制備該鐵氧體復(fù)合氧化物，試求在酸性的含鉻廢水中，加入FeSO₄·7H₂O的質(zhì)量應(yīng)為廢水中六價(jià)鉻（相當(dāng)于CrO₃)質(zhì)量的              倍。

 

Answer 1

【答案】

（共13分） 

（1）過濾      （2分）  坩堝  （2分）

（2）加熱、稀釋有利于促使TiO²⁺水解生成H₂TiO₃（2分）

（3）4FeSO₄·7H₂O+O₂2Fe₂O₃+4SO₃+28H₂O  （3分）

（4） 13.9  （4分）

【解析】

試題分析：工藝流程題解題的關(guān)鍵是搞清加入什么物質(zhì)，發(fā)生什么反應(yīng)，如何分離，要將工藝的流程轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的流程。首先在鈦鐵礦和Fe₂O₃中加入H₂SO₄溶解，再加入Fe進(jìn)行還原，將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，然后通過冷卻、結(jié)晶、過濾得到FeSO₄·7H₂O固體以及濾液，在濾液中加入熱水，促使TiO²⁺發(fā)生水解生成H₂TiO₃，最后轉(zhuǎn)化為Ti。

（4）FeO·Fe_yCr_xO₃中，Cr為+3價(jià)，F(xiàn)e為+3價(jià)，故x+y=2，根據(jù)電子得失守恒有Fe：Cr=3:1，可以設(shè)x=0.5，y=1.5；可以得出量的關(guān)系為2.5FeSO₄·7H₂O~0.5CrO₃，故質(zhì)量比為（2.5×278）：0.5×100=13.9。

考點(diǎn)：本題以工藝流程為基礎(chǔ)，考查了元素及化合物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作、氧化還原反應(yīng)及化學(xué)計(jì)算等相關(guān)知識(shí)。