Question

【题目】钛是一种重要的金属，以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），还含有少量Fe2O3]为原料制备钛的工艺流程如图所示。

（1）滤液1中钛元素以TiO2+形式存在，则“溶浸”过程发生的主要反应的化学方程式为___。

（2）物质A为___（填化学式），“一系列操作”为___。

（3）“水解”步骤中生成TiO2·xH2O，为提高TiO2·xH2O的产率，可采取的措施有___、___。（写出两条）。

（4）将少量FeSO4·7H2O溶于水，加入一定量的NaHCO3溶液，可制得FeCO3，写出反应的离子方程式___；若反应后的溶液中c（Fe2+）=2×10-6mol·L-1，则溶液中c（CO32-）=___mol·L-1。（已知：KSP（FeCO3）=2.025×10-11）

Answer 1

【答案】FeTiO3＋2H2SO4TiOSO4＋FeSO4＋2H2O Fe 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 加水稀释反应物 加碱中和生成的酸、加热等 Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O 1×10-5

【解析】

钛铁矿与硫酸反应生成硫酸钛和硫酸亚铁，氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，溶液中含有亚铁离子、铁离子和TiO2+，根据流程图可知，一系列操作后制取硫酸亚铁晶体，则物质A为Fe，与溶液中的铁离子反应，生成亚铁离子；硫酸亚铁经过蒸发浓缩、降温结晶得到硫酸亚铁晶体；TiO2+离子经过水解生成TiO2·xH2O，再经过煅烧、电解制取Ti。

（1）经过流程可知，溶浸时的主要反应为钛铁矿与硫酸反应生成TiO2+、Fe2+、H2O，反应的方程式为FeTiO3＋2H2SO4TiOSO4＋FeSO4＋2H2O；

（2）钛铁矿中含有少量的氧化铁与硫酸反应生硫酸铁和水，反应产物有硫酸亚铁晶体，则需要除去溶液中的铁离子，且不引入新的杂质，则物质A为铁粉；制取的为硫酸亚铁晶体，一系列操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤即可制取硫酸亚铁晶体；

（3）溶液中的TiO2+水解反应式为TiO2++（x+1）H2O=TiO2·xH2O+2H+，为提高TiO2·xH2O的产率，可以加水稀释或加入碱、加热等，使平衡正向移动；

（4）FeSO4为强酸弱碱盐，溶液显酸性，NaHCO3为强碱弱酸盐，溶液显碱性，两溶液混合时，相互促进水解可生成碳酸亚铁、二氧化碳和水，反应的离子方程式为Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O；KSP（FeCO3）= c（Fe2+）×c（CO32-），则c（CO32-）= KSP（FeCO3）/ c（Fe2+）=2.025×10-11/2×10-6=1.0125×10-5 mol·L-1。