Question

【题目】钛化合物常见价态有+2和+4。钛白粉（TiO2，两性氧化物）用途广泛。工业上由高钛渣（主要成分为Ti3O5，还含有TiO2、Fe2O3等）制取钛白粉的主要工艺过程如下：

（1）写出碱熔步骤所发生反应的化学方程式____________、____________。

（2）实验测定EDTA加入量（EDTA和Fe3+的物质的量之比）对 Ti4+和Fe3+溶出率的影响如图所示。由图可知，EDTA的加入量为____________时除铁效率最佳，理由是____________。

（3）在实验室模拟除铁净化后的实验步骤：①向钛原料中加入稀硫酸生成偏钛酸（H2TiO3)沉淀，反应结束后过滤；②洗涤；③……；④在650℃下高温焙烧得到较纯的钛白粉固体。步骤③的实验目的是____________，需要用到的试剂有____________。

（4）测定钛白粉纯度:称取试样0.200g在CO2气氛下用金属铝将钛（IV）还原成钛（Ⅲ），还原后的溶液以NH4SCN为指示剂，用0.08mol/L的 NH4Fe(SO4)2标准液滴定，滴定终点时消耗标准液29.20mL，钛白粉的纯度为____________。（保留三位有效数字）

（5）最新研究发现也可以用图示装置由TiO2获得金属钛。装置中阳极的电极反应方程式为____________，在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量____________（填写“增大”、“减小”或者“不变”）。

Answer 1

【答案】 TiO2+2NaOH Na2TiO3+H2O 2Ti3O5+12NaOH+O26Na2TiO3+6H2O 5 Fe3+溶出率高，Ti4+溶出率低，节约成本。 检验沉淀是否洗涤干净 BaCl2溶液 93.4% C+2O2--4e-=CO2↑ 不变

【解析】（1）TiO2为两性氧化物，则碱熔步骤所发生反应的化学方程式为TiO2+2NaOH Na2TiO3+H2O。Ti3O5中Ti元素化合价不是最高价，在反应过程中被氧气氧化，因此另一个方程式为2Ti3O5+12NaOH+O26Na2TiO3+6H2O。（2）根据图像可知EDTA的加入量为5时Fe3+溶出率高，Ti4+溶出率低，有利于节约成本。（3）沉淀表面有吸附的硫酸根离子，所以洗涤后需要检验沉淀是否洗涤干净，则步骤③的实验目的是检验沉淀是否洗涤干净，需要用到的试剂有BaCl2溶液。（4）消耗NH4Fe(SO4)2的物质的量是0.002336mol，根据原子守恒可知钛（Ⅲ）的物质的量也是0.002336mol，因此钛白粉的纯度为×100%＝93.4%。（5） 最新研究发现也可以用图示装置由TiO2获得金属钛。

根据装置图可知阳极是碳发生失去电子的氧化反应，电极反应方程式为C+2O2--4e-=CO2↑，阴极是二氧化钛得到电子，总反应式为C+TiO2=Ti+CO2↑，所以在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不变。