Question

【题目】铁红(Fe2O3)和钛白粉(TiO2)均为重要的墙面装修颜料。一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量Fe2O3)联合生产铁红和钛白粉的工艺流程如图所示：

回答下列问题：

（1）FeTiO3中Fe的化合价为_______。

（2）为加快钛铁矿在稀硫酸中的溶解，可采取的措施有_______ (任写两种)。酸性溶液中加入适量铁屑的目的是将_______。

（3）FeSO4溶液与NH4HCO3溶液的反应温度应控制在35 ℃以下，其原因是_______，该反应的离子方程式是Fe2＋＋2HCO3-=FeCO3↓＋CO2↑＋H2O。

（4）TiO2＋转化为TiO(OH)2需要加热，加热的目的是_______，该反应的离子方程式为TiO2＋＋2H2OTiO(OH)2↓＋2H＋。

（5）常温时，在生成的FeCO3达到沉淀溶解平衡的溶液中，测得溶液中c(CO32-)＝3.0×10－6 mol·L－1，pH为8.5，则所得的FeCO3中是否含Fe(OH)2_______？

Answer 1

【答案】＋2 采用钛铁矿粉末、升高温度、使用浓度较大的稀硫酸等(任写两种) Fe3＋还原为Fe2＋ 减少NH4HCO3分解、减少Fe2＋水解 促进水解，加快反应速率 无

【解析】

钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁（FeTiO3），含有少量Fe2O3]加硫酸溶解生成TiO2+和Fe3+、Fe2+，加入铁还原铁离子：2Fe3++Fe=3Fe2+，得到硫酸亚铁和TiOSO4，对溶液蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得到绿矾晶体和TiOSO4溶液，将TiOSO4溶液加热，促进TiO2+的水解生成TiO(OH)2，TiO2++2H2O=TiO(OH)2+2H+，分解得到TiO2nH2O；绿矾晶体溶于水，加入足量碳酸氢铵溶液可生成碳酸亚铁和二氧化碳，通入氧气煅烧可生成氧化铁，以此解答该题。

(1)由化合物中各元素的化合价代数和为0可知FeTiO3中Fe的化合价为＋2；

(2)增大反应物接触面积、提高反应温度或提高反应物浓度均能加快反应速率。Fe具有还原性，可将Fe3＋还原为Fe2＋；

(3)温度太高，则NH4HCO3易分解，且降低温度可减少Fe2＋的水解；

(4)TiO2＋水解生成TiO(OH)2，加热可以加快水解反应速率；

(5) Ksp(FeCO3)=c(Fe2+)·c(CO32-)，故c(Fe2+)==1.0×10-5mol·L-1，pH=8.5，则c(OH-)=10-5.5mol·L-1，故c(Fe2+)·c2(OH-)=10-16<Ksp[Fe(OH)2]=8.0×10-16，故所得的FeCO3中无Fe(OH)2。