Question

【题目】我国研制的第二代“彩虹鱼”万米级深海着陆器所用金属材料主要是钛合金。以钛铁矿(成分：FeTiO3及少量Fe2O3、FeO等杂质)为主要原料制钛的流程如下：

已知：① 钛在常温下不与强酸、强碱反应；② Ti4+易水解生成TiO2+, TiO2+进一步水解可得H2TiO3。

(1) “废气”中含有少量空气污染物，其分子式为________。

(2) “150-200℃溶煮”时生成Ti(SO4)2和TiOSO4且有气体产生，写出生成TiOSO4反应的化学方程式___________________________________。

(3) 沉淀池中加入Fe时，开始无气泡，溶液由棕黄色变浅绿色，片刻后有无色无味气体产生。写出Fe参与的离子反应方程式____________________________。

(4) “加热煮沸”操作的主要目的是_____________。

(5) “精炼” 阶段，从Ti、Mg混合物获得Ti时可以使用的试剂是_______________。

Answer 1

【答案】SO2 2FeTiO3 + 6H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2↑+ 2TiOSO4 + 6H2O Fe + 2Fe3+＝ 3Fe2+、Fe + 2H+ ＝ Fe2+ +H2↑ 使反应液升温并充分混合；促进Ti4+、TiO2+水解生成H2TiO3 稀盐酸（或稀硫酸）

【解析】

钛铁矿（成分：FeTiO3及少量Fe2O3、FeO等杂质）加入浓硫酸150-200℃煮沸发生反应：FeTiO3+6H2SO4 Fe2（SO4）3+SO2↑+2TiOSO4+6H2O，Fe2O3、FeO溶解生成Fe2（SO4）3，得到含有Fe2(SO4)3、TiOSO4的酸性溶液，加入Fe，发生反应：Fe+2Fe3＋=3Fe2＋、Fe+2H＋=Fe2＋+H2↑，再将溶液蒸发浓缩，冰水浴中冷却，过滤得到FeSO4·7H2O，将滤液调节pH，加热煮沸，使溶液中的TiO2＋、Ti4＋水解得到H2TiO3，煅烧H2TiO3得到TiO2，加入C和氯气得到TiCl4，加入镁还原得到Ti，其中混有镁，将其投入足量的稀盐酸中反应，过滤、洗涤、干燥得到纯净的Ti。

(1) 钛铁矿（成分：FeTiO3及少量Fe2O3、FeO等杂质）加入浓硫酸得到废气，“废气”中含有少量空气污染物，根据元素可知为SO2。

(2) “150-200℃溶煮”时生成Ti(SO4)2和TiOSO4且有SO2产生，生成TiOSO4反应的化学方程式2FeTiO3 + 6H2SO4 Fe2(SO4)3 + SO2↑+ 2TiOSO4 + 6H2O。

(3) 溶煮后的溶液为含有Fe2(SO4)3、TiOSO4的酸性溶液，沉淀池中加入Fe时，开始无气泡，发生反应：Fe+2Fe3＋=3Fe2＋，故溶液由棕黄色变浅绿色，片刻后有无色无味气体氢气产生，Fe+2H＋=Fe2＋+H2↑；

(4) 根据流程，加热煮沸得到H2TiO3，故加热煮沸的目的是使反应液升温并充分混合，促使溶液中的TiO2＋、Ti4＋水解得到H2TiO3；。

(5) “精炼”阶段，Ti、Mg混合物中，Mg常温下溶于盐酸，已知：钛在常温下不与强酸、强碱反应，故从Ti、Mg混合物获得Ti的实验方案是：将混合物投入足量的稀盐酸中充分反应后，过滤、洗涤、干燥。故：“精炼” 阶段，从Ti、Mg混合物获得Ti时可以使用的试剂是稀盐酸（或稀硫酸）。