Question

工業(yè)上以鈦鐵礦為原料制備二氧化鈦的工藝流程如下圖所示。鈦鐵礦的主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO₃)，其中一部分鐵元素在風(fēng)化過程中會轉(zhuǎn)化為＋3價。

已知：TiOSO₄遇水會水解。
(1)步驟②中，用鐵粉將Fe^3＋轉(zhuǎn)化為Fe^2＋的離子方程式為_______________________
(2)步驟③中，實現(xiàn)混合物的分離是利用物質(zhì)的________(填字母序號)。
a．熔、沸點差異　     b．溶解性差異　   c．氧化性、還原性差異
(3)步驟②、③、④中，均需要進(jìn)行的操作是________(填操作名稱)。
(4)請結(jié)合化學(xué)用語用化學(xué)平衡理論解釋步驟④中將TiO^2＋轉(zhuǎn)化為H₂TiO₃的原理：
____________________________________________________________。
(5)利用生產(chǎn)過程中的廢液與軟錳礦(主要成分為MnO₂)反應(yīng)可生產(chǎn)硫酸錳(MnSO₄，易溶于水)，該反應(yīng)的離子方程式為__________________________________
(6)研究發(fā)現(xiàn)，用石墨作陽極、鈦網(wǎng)作陰極、熔融CaF₂－CaO作電解質(zhì)，利用如圖所示裝置可獲得金屬鈣，并可以鈣為還原劑，還原二氧化鈦制備金屬鈦。
寫出陽極的電極反應(yīng)式：_________________________

在制備金屬鈦前后，CaO的總量不變，其原因是______________________________________(請結(jié)合化學(xué)用語解釋)。

Answer 1

(1)2Fe^3＋＋Fe===3Fe^2＋　(2)b　(3)過濾
(4)溶液中存在平衡：TiO^2＋＋2H₂O??H₂TiO₃＋2H^＋，當(dāng)加入熱水稀釋、升溫后，平衡正向移動，生成H₂TiO₃　(5)MnO₂＋2Fe^2＋＋4H^＋=Mn^2＋＋2Fe^3＋＋2H₂O　(6)①2O^2－－4e^－=O₂↑(或C＋2O^2－－4e^－=CO₂↑)�、谥苽銽i時，發(fā)生反應(yīng)：2CaO2Ca＋O₂↑，2Ca＋TiO₂Ti＋2CaO，由此可見，CaO的總量不變(或制備Ti時，陰極發(fā)生反應(yīng)；2Ca^2＋＋4e^－===2Ca，陽極發(fā)生反應(yīng)：2O^2－－4e^－===O₂↑，2Ca＋TiO₂Ti＋2CaO，由此可見，CaO的總量不變)

(1)步驟②中，用鐵粉將Fe^3＋轉(zhuǎn)化為Fe^2＋的反應(yīng)的離子方程式為2Fe^3＋＋Fe=3Fe^2＋。(2)步驟③中，冷卻結(jié)晶是利用物質(zhì)在不同溫度下的溶解性差異來實現(xiàn)混合物的分離的。(3)分析流程圖可知，步驟②、③、④中均需進(jìn)行的操作是過濾。(4)步驟③所得溶液中存在平衡：TiO^2＋＋2H₂O??H₂TiO₃＋2H^＋，當(dāng)加入熱水稀釋、升溫后，平衡正向移動，生成H₂TiO₃。(5)廢液中主要含有硫酸和硫酸亞鐵，與軟錳礦反應(yīng)的離子方程式為MnO₂＋2Fe^2＋＋4H^＋=Mn^2＋＋2Fe^3＋＋2H₂O。(6)①電解槽的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：2O^2－－4e^－=O₂↑(或C＋2O^2－－4e^－=CO₂↑)。②制備金屬鈦時，發(fā)生反應(yīng)：2CaO2Ca＋O₂↑，2Ca＋TiO₂Ti＋2CaO由此可見，CaO的總量不變。