Question

【题目】利用硫酸法钛白粉生产中的副产物（主要成分是绿矾、少量TiO2及重金属离子）制备高品质氧化铁红的工艺过程如图1：

（1）原料绿矾需要加入铁粉进行预处理，其目的为（用离子方程式表示）．
（2）利用氨水中和反应可以促进重金属离子水解，以便沉淀出去，如图为pH与除杂率的关系．气体A为（填化学式），调节pH适宜范围为 ．
（3）操作1和操作2分别为
（4）绿矾通过脱水、锻烧等工序转化为氧化铁红．反应为：FeSO47H2O FeSO4H2O+6H2O↑：
（5）该过程中可循环使用的物质为（填化学式）．
（6）若生产1t钦白粉会产生3t含量为96.5%的绿矾原料，生产中损失5%，则高品质氧化铁红的产量为 t
（7）TiO2可用于制备海绵钛：
①已知：
（i）TiO2（g）+2C12（g）═TiC14（1）+O2（g）△H=+141kJmol﹣1
（ii）TiO2（g）+C（s）+2C12（g）═TiC14（1）+CO2（g）△H=﹣218kJmol﹣1
工业上采用（ii）制备TiC14 ， 不能采用（i）的原因是 ． 02Mg在高温下还原TiC14制备海绵钦的化学方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）Fe+2Fe3+=3Fe2+
（2）N2；3.2﹣4.4
（3）加热浓缩、冷却结晶
（4）4FeSO4?H2O+O2 2Fe2O3+4SO3↑+4H2O↑
（5）FeSO4
（6）0.791
（7）反应属于焓增、熵减的反应，标准状态下任何温度都难以自发反应；TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2
【解析】解：原料绿矾中（主要成分是绿矾、少量TiO2及重金属离子），加水溶解再用氨水调节PH值，促进重金属离子水解，以便沉淀出去，除去杂质，过滤后得硫酸亚铁溶液，滤液加热浓缩、冷却结晶，过滤得硫酸亚铁晶体，滤液可循环利用，硫酸亚铁晶体煅烧得氧化铁、三氧化硫，（1）原料绿矾中亚铁离子容易被氧化成铁离子，需要加入铁粉进行预处理，反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+ ，
所以答案是：Fe+2Fe3+=3Fe2+；（2）空气中的氧气能氧化硫酸亚铁溶液中的亚铁离子，所以要用氮气隔绝空气，所以气体A为N2 ， 根据图中pH与除杂率的关系，可知PH值为3.2﹣4.4之间除杂率最高，所以调节pH适宜范围为，
所以答案是：N2；3.2﹣4.4；（3）从硫酸亚铁溶液中获得硫酸亚铁晶体，可以用加热浓缩、冷却结晶方法获得晶体，
所以答案是：加热浓缩、冷却结晶；（4）绿矾通过脱水、锻烧等工序转化为氧化铁红的过程中FeSO47H2O生成FeSO4H2O，FeSO4H2O再被空气中氧化成氧化铁，反应的化学方程式为4FeSO4H2O+O2 2Fe2O3+4SO3↑+4H2O↑，
所以答案是：4FeSO4H2O+O2 2Fe2O3+4SO3↑+4H2O↑；（5）根据流程分析可知循环的物质为 FeSO4 ，
所以答案是：FeSO4；（6）3t含量为96.5%的绿矾原料中FeSO47H2O的质量为2895kg，所以含铁元素的质量为2895kg× ×100%=583.2kg，根据铁元素守恒可知氧化铁的质量为 ×583.2×（1﹣5%）kg=0.791t，
所以答案是：0.791；（7）根据反应 （i）TiO2（g）+2C12（g）═TiC14（1）+O2（g）△H=+141kJmol﹣1 ， （ii）TiO2（g）+C（s）+2C12（g）═TiC14（1）+CO2（g）△H=﹣218kJmol﹣1可知，（i）反应是吸热、熵减反应，（ii）是放热、熵增反应，所以采用（ii）制备TiC14 ， 不能采用（i）的原因是反应（i）属于焓增、熵减的反应，标准状态下任何温度都难以自发反应，Mg在高温下还原TiC14 ， 生成氯化镁和钛，反应的化学方程式为TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2 ，
所以答案是：反应属于焓增、熵减的反应，标准状态下任何温度都难以自发反应；TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2 ．