Question

【题目】金属钛在航天、潜海和医疗方面应用广泛。工业上用钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁FeTiO3，含FeO、Fe2O3、SiO2)为原料制TiO2,再由TiO2制得金属Ti

资料：TiO2+会发生水解

(1)步骤②、③、④中，均需用到的操作是_______。(填操作名称)

(2)检验滤液2中是否含Fe3+的方法是：_______。

(3)步骤1中FeTiO3溶于过量硫酸的化学方程式___________。

(4)请结合化学用语解释步骤④中加热水的原因___________。

(5)电解法获得Ti是通过图装置，以熔融CaCl2做电解质

①a为电源的_____(填“正”或“负”)

②在制备钛的过程中石墨电极附近的气泡中除了O2、CO、CO2外还可能有的气体是______________，用化学用语解释原因________________。

(6)测定废液中Fe2+浓度已确认铁元素的回收率：取25.00ml废液于锥形瓶中，用硫酸酸化的xmol/LKMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积如图所示：

(滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe2+＋MnO4-＋8H+→5Fe3+＋Mn2+＋4H2O).废液中c(Fe2+)=_________

Answer 1

【答案】过滤 取1—2mL滤液2，滴加KSCN溶液，变红，有Fe3+ FeTiO3 + 2H2SO4 = FeSO4 + TiOSO4 + 2H2O TiO2+ + 2H2OH2TiO3 + 2H+，水解反应吸热，用热水促进反应向正向进行 负 Cl2 2Cl-— 2e-= Cl2↑ 2xmolL—1

【解析】

钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁FeTiO3，含FeO、Fe2O3、SiO2)在353K时用硫酸溶解，FeTiO3、FeO和Fe2O3溶于硫酸生成硫酸铁、硫酸亚铁和TiOSO4，二氧化硅不溶，过滤除去；滤液1中加入过量铁粉，将Fe3+还原为Fe2+，过滤出不溶性物质，得到滤液2，经冷却结晶得到硫酸亚铁晶体，过滤后得滤液3，滤液3中含有TiOSO4加入热水促进水解经过滤得到H2TiO3固体，煅烧H2TiO3制TiO2，TiO2通过电解得到Ti。

(1) 步骤②、③、④操作过程中都得到沉淀或晶体，故需要过滤操作得到固体和溶液，

故答案为：过滤；

(2)检验Fe3+的方法是：取1—2mL滤液2，滴加KSCN溶液，变红，说明有Fe3+，

故答案为：取1—2mL滤液2，滴加KSCN溶液，变红，有Fe3+；

(3)由流程图可知，步骤1中FeTiO3溶于过量硫酸生成TiOSO4、FeSO4和水，化学方程式为：FeTiO3 + 2H2SO4 = FeSO4 + TiOSO4 + 2H2O；

(4) TiO2+在溶液中水解，溶液中存在平衡：TiO2+ + 2H2OH2TiO3 + 2H+，水解反应一般为吸热反应，当加入热水，稀释、升温平衡正向移动，有利于生成H2TiO3。

故答案为：TiO2+ + 2H2OH2TiO3 + 2H+，水解反应吸热，用热水促进反应向正向进行；

(5)①由图可知，制取Ti，用石墨作阳极、TiO2作阴极、熔融CaCl2作电解质，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，电解池的阴极要与电源的负极连接，故a为电源的负极，

故答案为：负极；

②由图示阳极产物可知，阳极生成二氧化碳气体，是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳或一氧化碳，同时氯离子也可以失电子生成氯气，电极反应为：2Cl-— 2e-= Cl2↑，

故答案为：2Cl-— 2e- = Cl2↑；

(6)由图可知滴定管的初读数为0.80mL，末读数为10.80mL，所以滴定时消耗KMnO4溶液体积为：10.80mL-0.80mL=10.00mL，

根据滴定时发生反应的离子方程式： 5Fe2+＋MnO4-＋8H+=5Fe3+＋Mn2+＋4H2O，

n(Fe2+)=5n(MnO4-)=5×xmol/L×0.01L=0.05xmol，

所以c(Fe2+)= =2xmolL—1，

故答案为：2xmolL—1。