Question

【題目】鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，鈦白(TiO2)是目前最好的白色顏料。制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦，我國(guó)的鈦鐵儲(chǔ)量居世界首位。用含Fe2O3的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3)制備TiO2流程如下：

已知反應(yīng)TiO2++2H2OH2TiO3+2H+ ΔH<0

（1）步驟①加Fe的目的是___________________________________（用離子方程式表達(dá)）；步驟②冷卻的目的是_________________________________________________________。

（2）上述制備TiO2的過程中，可以利用的副產(chǎn)物是__________________；考慮成本和廢物綜合利用因素，廢液中應(yīng)加入______處理；在“水浸”步驟中加入大量的水即可獲得H2TiO3沉淀，請(qǐng)用相關(guān)化學(xué)原理解釋___________________________________________________。

（3）由金紅石(TiO2)制取單質(zhì)鈦(Ti)，涉及到的步驟為

―→

反應(yīng)TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar氣氛中進(jìn)行的理由是___________________________。

Answer 1

【答案】2Fe3＋+ Fe =3Fe2＋析出綠礬(FeSO4·7H2O)綠礬(FeSO4·7H2O)生石灰(或碳酸鈣、廢堿)根據(jù)反應(yīng)TiO2++2H2OH2TiO3+2H+ ，加水稀釋濃度商小于其化學(xué)平衡常數(shù)，所以反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，生成更多H2TiO3而形成沉淀防止高溫下鎂或鈦與O2、N2等反應(yīng)

【解析】

（1）根據(jù)加入濃硫酸后，得到離子種類，步驟①加入鐵，發(fā)生Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋；過濾后得到FeSO4·7H2O，步驟②冷卻的目的是析出FeSO4·7H2O；

（2）根據(jù)流程制備的是TiO2，則FeSO4·7H2O屬于副產(chǎn)物；水浸時(shí)發(fā)生TiO2++2H2OH2TiO3+2H+，廢液顯酸性，應(yīng)加入CaO或CaCO3或堿進(jìn)行處理；根據(jù)反應(yīng)TiO2++2H2OH2TiO3+2H+ ，加水稀釋濃度商小于其化學(xué)平衡常數(shù)，所以反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，生成更多H2TiO3而形成沉淀；

（3）Mg、Ti能與O2、N2發(fā)生反應(yīng)，因此在Ar氛圍中，防止Mg、Ti與空氣中的O2、N2發(fā)生反應(yīng)。