Question

【題目】工業上，以鈦鐵礦為原料制備二氧化鈦的工藝流程如下圖所示。鈦鐵礦主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3)，其中一部分Fe2+在風化過程中會轉化為+3價。

已知：TiO(OH)2(即H2TiO3)為兩性氫氧化物

（1）步驟②中，發生反應的主要離子方程式為______________________。

（2）步驟③中，實現混合物的分離是利用物質的____________（填字母序號）。

A.熔沸點差異 B．溶解性差異 C．氧化性、還原性差異

（3）步驟②、③、④中，均需用到的操作是____________（填操作名稱）。

（4）請結合化學用語用化學平衡理論解釋步驟④中將TiO2+轉化為H2TiO3的原理：________________________________。

（5）上述工藝流程中可以循環利用的物質是____________。

（6）在酸性環境中，利用電化學原理可生成的羥基自由基(·OH) 其反應為Fe2++H2O2=Fe3++OH-+·OH－，成的羥基自由基對有機物有極強的氧化能力，可用于水體里有機污染物降解的高級氧化技術。電解原理如圖：

①寫出陽極所發生反應的電極反應式__________________________。

②電解過程中，假設電極上每1molFe3+轉變為Fe2+ 的同時也 消耗1molO2，則 每消耗1molO2電解液中可以產生______mol ·OH

Answer 1

【答案】 2Fe3++Fe=3Fe2+ B 過濾 TiO2++2H2OH2TiO3↓+2H+ H2SO4或硫酸 H2O - e－ = ·OH + H+ 4

【解析】（1）步驟②中，用鐵粉將Fe3+轉化為Fe2+的反應的離子方程式為：2Fe3++Fe=3Fe2+；（2）步驟③冷卻結晶得到硫酸亞鐵晶體，利用的是物質溶解度的不同，通過冷卻熱飽和溶液得到，故答案為B；（3）②③④步驟的操作過程中都得到沉淀或晶體，所以需要過濾得到固體和溶液；（4）④中使用熱水的目的是促進TiO2+水解生成H2TiO3，分離出固體加熱得到TiO2；溶液中存在平衡：TiO2++2H2OH2TiO3+2H+，當加入熱水稀釋、升溫后，平衡正向移動，生成H2TiO3；（5）反應中有硫酸生成，所以可以循環利用的物質是硫酸；（6）①陽極發生失去電子的氧化反應，因此陽極是水失去電子轉化為羥基自由基生，則所發生反應的電極反應式為H2O - e－ ＝ ·OH + H+。②1molO2轉化為2molH2O2轉移2mole-，由Fe2++H2O2=Fe3++OH-+·OH－可知，生成2molOH，轉移2mole－，在陽極上生成2molOH，所以消耗1molO2，可以產生4molOH。