[题目]钛矿工业中的硫酸酸性废水富含Ti.Fe等元素.其综合利用如下:已知:TiO2+易水解.只能存在于强酸性溶液中.(1)TiO2+钛的化合价为 .(2)步骤Ⅰ中检验钛矿废水中加入铁屑是否足量的试剂是 .(3)操作a是蒸发浓缩.冷却结晶. .(4)步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为 ,反应温度一般需控制在35℃以下.其目的是 .(5)已知Ksp=[Fe(OH)2] = 8� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

【题目】钛矿工业中的硫酸酸性废水富含Ti、Fe等元素，其综合利用如下：

已知：TiO2+易水解，只能存在于强酸性溶液中。

（1）TiO2+钛的化合价为________________________。

（2）步骤Ⅰ中检验钛矿废水中加入铁屑是否足量的试剂是________________________。

（3）操作a是蒸发浓缩、冷却结晶、______________________________________________。

（4）步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为________________________；反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是____________________________________。

（5）已知Ksp=[Fe（OH）2] = 8×10-16。步骤Ⅲ中，FeCO3达到溶解平衡时，若室温下测得溶液的pH为8.5， c（Fe2+） = 1×10-6mol/L。试判断所得的FeCO3中________（填“有”或“没有”）Fe（OH）2；步骤Ⅳ中，为了得到较为纯净的Fe2O3，除了适当的温度外，还需要采取的措施是_________________。

（6）向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末易得到固体TiO2 nH2O。请结合原理和化学用语解释其原因_________________________________。

【答案】+4 KSCN溶液过滤、洗涤、干燥 FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑ 避免温度过高碳酸氢铵分解，减少Fe2+的水解或氧化没有向反应容器中补充适量的空气溶液中存在水解平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2nH2O+2H+，加入的Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c（H+），促进水解平衡向生成TiO2nH2O的方向移动

【解析】

钛矿工业中的酸性废水富含Ti、Fe等元素，含有TiO2+、Fe2+、Fe3+等离子，加入铁粉还原铁离子得到亚铁离子，通过蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得到硫酸亚铁晶体，配制成溶液调节溶液pH5-5.8范围内，加入足量碳酸氢铵，过滤得到碳酸亚铁沉淀，在坩埚中灼烧得到氧化铁；过滤后得到富含的TiO2+溶液，加入Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c（H+），使平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2n H2O+2H+向生成TiO2n H2O的方向移动，可得到TiO2粗产品，以此解答该题。

（1）离子中各元素化合价代数和等于离子所带电荷数计算，O元素为-2价；

（2）步骤I中检验钛矿废水中加入铁屑是否足量的试剂是检验是否含铁离子；

（3）溶液中得到硫酸亚铁晶体的方法是蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥；

（4）步骤Ⅲ中发生反应是硫酸亚铁和碳酸氢铵反应生成碳酸亚铁沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应温度一般需控制在35℃以下，是为了避免温度过高碳酸氢铵分解，减少Fe2+的水解或氧化；

（5）根据溶液中c（Fe2+）c2（OH-）与Ksp[Fe（OH）2]比较，可判断有无Fe（OH）2沉淀，保证二价铁被氧化为三价需要多通入空气或氧气；

（6）富含的TiO2+溶液，加入Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c（H+），使平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2n H2O+2H+向生成TiO2nH2O的方向移动。

（1）离子中各元素化合价代数和等于离子所带电荷数计算，O元素为-2价，则TiO2+钛的化合价为+4价，

故答案为：+4。

（2）步骤I中检验钛矿废水中加入铁屑是否足量的试剂是检验是否含铁离子，可以选择加入KSCN溶液，溶液变红色证明铁加入不足，如溶液不变红色证明铁粉加入足量，

故答案为：KSCN溶液。

（3）操作a是溶液中得到硫酸亚铁晶体，方法是蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、洗涤、干燥，

故答案为：过滤、洗涤、干燥。

（4）步骤Ⅲ中发生反应是硫酸亚铁和碳酸氢铵反应生成碳酸亚铁沉淀、硫酸铵、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑，反应温度一般需控制在35℃以下，是为了避免温度过高碳酸氢铵分解，减少Fe2+的水解或氧化，

故答案为：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑；避免温度过高碳酸氢铵分解，减少Fe2+的水解或氧化。

（5）室温下测得溶液的pH为8.5，c（OH-）=1014÷108.5=1×10-5.5，由题中数据可知，溶液中c（Fe2+）c2（OH-）=1×10-6×（1×10-5.5）2=1×10-17＜Ksp[Fe（OH）2]=8×10-16，故无Fe（OH）2沉淀生成；步骤Ⅳ中，为了得到较为纯净的Fe2O3，除了适当的温度外，还需要采取的措施是向反应容器中补充适量的空气。

故答案为：没有；向反应容器中补充适量的空气。

（6）富含的TiO2+溶液，加入Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c（H+），使平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2nH2O+2H+向生成TiO2n H2O的方向移动，可得到TiO2粗产品，

故答案为：溶液中存在水解平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2nH2O+2H+，加入的Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c（H+），促进水解平衡向生成TiO2nH2O的方向移动。

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