Question

【題目】鈦是一種性能非常優越的金屬，它化學性質穩定，耐腐蝕、鈦及鈦合金主要用于飛機、火箭、導彈、人造衛星和宇宙飛船等領域，某實驗室模擬硫酸法生產二氧化鈦，實驗流程如下：

（1）酸解過程中發生的主要反應如下：FeTiO3+3H2SO4=Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O 請補充生成TiOSO4的化學方程式________________________________________；

（2）若取5g鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3，含少量Fe2O3)于蒸發皿，加適量98%濃硫酸(密度1.84g/cm3)加熱，請選擇最接近的濃硫酸的用量_____________(填序號)。

A．2mL B．6mL C．25mL D．100mL

（3）在酸解后的浸取過程中，為提高浸出率可采用的方法有_____________。(任答一點)

（4）加“還原鐵粉”的目的_____________。

（5）請根據FeSO4溶解度曲線，補充由過慮I中濾液獲得副產品綠礬(FeSO4·7H2O)的具體操作：取過濾I所得的濾液_______________________________________________________________。

（6）“水解”過程的操作步驟：將濾液加熱至90℃，加6~7倍體積的溺水，保持沸騰60min，減壓過濾，用2mol/LH2SO4溶液洗滌沉淀，請思考，“將濾液加熱至90℃”作用是_____________________________。沉淀用2mol/LH2SO4溶液洗滌而不是用水洗滌的原因_____________________________。

Answer 1

【答案】

（1）FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O

（2）B

（3）粉碎礦石、適量處長浸取時間等

（4）將溶液中的Fe3+還原成Fe2+

（5）加熱濃縮到60℃飽和溶液，冷卻至0℃結晶、過濾，少量冰水洗滌、低溫干燥

（6）促進TiOSO4和Ti2(SO4)3的水解，防止Fe2+水解而造成產物不純

【解析】

試題分析：（1）鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應的主要產物是TiOSO4和FeSO4，根據反應物和生成物書寫方程式為FeTiO3+2H2SO4═FeSO4+TiOSO4+2H2O；

（2）5gFeTiO3的物質的量為，98%濃硫酸物質的量濃度 為18.4mol/L，根據反應FeTiO3+3H2SO4=Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O，可計算出消耗濃硫酸的體積約為5.4mL，根據FeTiO3+2H2SO4═FeSO4+TiOSO4+2H2O，可計算出消耗濃硫酸的體積約為3.5mL，則最接近的濃硫酸的用量為6mL，答案為B。

（3）為提高“固體熔塊”水浸取時的浸出率，除了采用循環浸取、延長時間外，還可以采用升高溫度、增大反應物接觸面積、攪拌等方法，即采用將熔塊粉碎（或連續攪拌、適當升高溫度等）方法；

（4）根據2Fe3++Fe=3Fe2+可知，加“還原鐵粉”的目的是將溶液里的Fe3+還原為Fe2+；

（5）請根據FeSO4溶解度曲線，從過慮I中濾液獲得副產品綠礬(FeSO4·7H2O)的具體操作為加熱濃縮到60℃飽和溶液，冷卻至0℃結晶、過濾，少量冰水洗滌、低溫干燥；

（6）水解是吸熱過程，將濾液加熱至90℃作用是促進TiOSO4和Ti2(SO4)3的水解；沉淀用2mol/LH2SO4溶液洗滌而不是用水洗滌的原因防止Fe2+水解而造成產物不純。