Question

13．二氧化鈦是鈦的重要化合物，鈦白（純凈的二氧化鈦）是一種化學性質穩(wěn)定的白色顏料．從鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂等雜質）制取二氧化鈦，常用硫酸法（濃硫酸過量），其流程如下：
（1）鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應的主要產物是TiOSO₄和FeSO₄，該反應的化學方程式為FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O
（2）為提高“固體熔塊”水浸取時的浸出率，除了采用循環(huán)浸取、延長時間外，適宜的條件還可以選擇熔塊粉碎（或連續(xù)攪拌、適當升高溫度等）．（任寫一個條件即可）
（3）浸取液與鐵屑反應的所有離子方程式2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
（4）過濾時所需玻璃儀器為漏斗、玻璃棒和燒杯．
（5）第③步反應化學方程式TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄．

Answer 1

分析 鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂等雜質）加入濃硫酸加熱反應得到固體熔塊，加入水水浸，得到浸取液中加入鐵屑防止亞鐵離子被氧化為鐵離子，過濾得到X晶體為為綠礬（FeSO₄•7H₂O）晶體和濾液TiOSO₄，加入水反應生成H₂TiO₃，高溫煅燒得到二氧化鈦．
（1）鈦鐵礦主要成分FeTiO₃與濃硫酸反應的主要產物是TiOSO₄和FeSO₄，結合原子守恒配平書寫化學方程式；
（2）為提高“固體熔塊”水浸取時的浸出率可以連續(xù)攪拌，升高溫度，循環(huán)浸取、延長時間、熔塊粉碎等；
（3）浸取液中含有鐵離子可與鐵反應生成亞鐵離子，浸取液中含有硫酸，也可以與鐵發(fā)生反應；
（4）根據(jù)過濾操作的原理、使用的儀器進行分析解答；
（5）第③步反應是TiOSO₄加入水反應生成H₂TiO₃和硫酸的反應．

解答 解：鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂等雜質）加入濃硫酸加熱反應得到固體熔塊，加入水水浸，得到浸取液中加入鐵屑防止亞鐵離子被氧化為鐵離子，過濾得到X晶體為為綠礬（FeSO₄•7H₂O）晶體和濾液TiOSO₄，加入水反應生成H₂TiO₃，高溫煅燒得到二氧化鈦．
（1）鈦鐵礦主要成分FeTiO₃與濃硫酸反應的主要產物是TiOSO₄和FeSO₄，結合原子守恒配平書寫化學方程式為：FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O，
故答案為：FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O；
（2）為提高“固體熔塊”水浸取時的浸出率，適宜的條件可以選擇，連續(xù)攪拌能加快水分子運動速度，升高溫度，循環(huán)浸取、延長時間、熔塊粉碎等，
故答案為：熔塊粉碎（或連續(xù)攪拌、適當升高溫度等）；
（3）浸取液中含有鐵離子可與鐵反應生成亞鐵離子，浸取液中含有硫酸，也可以與鐵發(fā)生反應，反應的離子方程式為2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，
故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（4）過濾中用到的儀器有：鐵架臺、玻璃棒、燒杯、漏斗等，其中用到的三種玻璃儀器是漏斗、燒杯、玻璃棒；燒杯用來盛放液體，漏斗用于過濾，玻璃棒用來引流和攪拌，
故答案為：漏斗；玻璃棒；
（5）第③步反應是TiOSO₄加入水反應生成H₂TiO₃和硫酸的反應 的化學方程式為：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄，
故答案為：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄．

點評 本題考查了硫酸法制取二氧化鈦實驗，涉及物質提純、分離、制備等流程分析判斷，把握物質的性質、反應原理、實驗技能為解答的關鍵，題目難度中等．