Question

鈦白粉（主要成分是TiO₂），廣泛用于油漆、塑料、造紙等行業，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）為主要原料生產鈦白粉并獲得副產品FeSO₄·7H₂O的工藝流程圖。

（1）鈦鐵礦與硫酸發生反應①的化學方程式為       ；在TiOSO₄和FeSO₄溶液中加入Fe的目的是       。
（2）溶液Ⅱ中TiOSO₄在加熱條件下發生水解反應②的離子方程式為      ；可回收利用的物質是       。
（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：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，當溶液出現紅色達到滴定終點，用去了30.00mL FeC1₃溶液。待測鈦液中TiOSO₄的物質的量濃度是        。

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）根據質量守恒定律及題意可知，①為復分解反應，反應物是FeTiO₃和H₂SO₄，產物是TiOSO₄、FeSO₄、H₂O，用觀察法可配平；根據生產FeSO₄·7H₂O的目的判斷，加入Fe可使Fe³⁺還原為Fe²⁺，保護Fe²⁺不被氧化，以獲得純凈的副產品綠礬；（2）硫酸是強酸，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，根據電荷、原子守恒可書寫其離子方程式；該反應生成的H₂SO₄可以在反應①中循環利用，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⁺，Fe³⁺+3SCN^—Fe(SCN)₃（血紅色），則達到滴定終點時消耗的FeCl₃或Fe³⁺為0.1000mol·L^－1×30.00×10^－3L，與Fe³⁺反應的Ti³⁺、被Al還原的TiO²⁺和Fe³⁺的物質的量相等，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：是物質制備型工藝流程題，是近年高考的熱點，主要考查了核心反應的化學方程式和離子方程式的書寫、解釋投料的目的、原子經濟、滴定管的選擇、滴定實驗數據處理與計算等。