2.工業(yè)上,以鈦鐵礦為原料制備二氧化鈦的工藝流程如圖1所示.鈦鐵礦主要成分為鈦酸亞鐵(FeTiO3),其中一部分Fe2+在風化過程中會轉化為+3價.

已知:TiO(OH)2(即H2TiO3)為兩性氫氧化物
(1)步驟②中,發(fā)生反應的主要離子方程式為2Fe3++Fe═3Fe2+
(2)步驟③中,實現(xiàn)混合物的分離是利用物質的B(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,均需用到的操作是過濾(填操作名稱).
(4)請結合化學用語用化學平衡理論解釋步驟④中將TiO2+轉化為H2TiO3的原理:溶液中存在平衡:TiO2++2H2O?H2TiO3+2H+,當加入熱水稀釋、升溫后,平衡正向移動,生成H2TiO3
(5)上述工藝流程中可以循環(huán)利用的物質是H2SO4或硫酸.
(6)在酸性環(huán)境中,利用電化學原理可生成的羥基自由基(•OH) 其反應為Fe2++H2O2=Fe3++OH-+•OH,成的羥基自由基對有機物有極強的氧化能力,可用于水體里有機污染物降解的高級氧化技術.電解原理如圖2:
①寫出陽極所發(fā)生反應的電極反應式H2O-e-=•OH+H+
②電解過程中,假設電極上每1molFe3+轉變?yōu)镕e2+的同時也消耗1molO2,則每消耗1molO2電解液中可以產生4mol•OH.

分析 第①步加硫酸溶解生成TiO2+和Fe2+、Fe3+等,第②步加鐵粉還原Fe3+,過濾除去濾渣,第③步冷卻結晶,過濾得到FeSO4•7H2O和含有TiO2+的溶液;第④步加熱,熱水使TiO2+水解生成H2TiO3,過濾得到H2TiO3;第⑤步H2TiO3受熱分解生成化生成TiO2
(1)鐵粉將Fe3+轉化為Fe2+;
(2)溶液中析出晶體是利用物質溶解度的不同得到;
(3)②③④都是從溶液中得到固體的分離過程,需要用過濾裝置;
(4)依據(jù)溶液中存在平衡:TiO2++2H2O?H2TiO3+2H+,平衡影響因素和平衡移動原理分析;
(5)根據(jù)流程分析;
(6)①陽極上水失電子生成羥基和氫離子;
②根據(jù)電子守恒分析.

解答 解:(1)步驟②中,用鐵粉將Fe3+轉化為Fe2+的反應的離子方程式為:2Fe3++Fe=3Fe2+;
故答案為:2Fe3++Fe═3Fe2+;
(2)步驟③冷卻結晶得到硫酸亞鐵晶體,利用的是物質溶解度的不同,通過冷卻熱飽和溶液得到;
故答案為:B;
(3))②③④步驟的操作過程中都得到沉淀或晶體,所以需要過濾得到固體和溶液;
故答案為:過濾;
(4)中使用熱水的目的是促進TiO2+水解生成H2TiO3,分離出固體加熱得到TiO2;溶液中存在平衡:TiO2++2H2O?H2TiO3+2H+,當加入熱水稀釋、升溫后,平衡正向移動,生成H2TiO3;
故答案為:溶液中存在平衡:TiO2++2H2O?H2TiO3+2H+,當加入熱水稀釋、升溫后,平衡正向移動,生成H2TiO3;
(5)從流程可知,最終廢液中有硫酸,可循環(huán)利用;
故答案為:H2SO4或硫酸;
(6)①陽極上水失電子生成羥基和氫離子,其電極方程式為:H2O-e-=•OH+H+;
故答案為:H2O-e-=•OH+H+
②1molO2轉化為2molH2O2轉移2mole-,由Fe2++H2O2=Fe3++OH-+•OH可知,生成2mol•OH,轉移2mole-,在陽極上生成2mol•OH,所以消耗1molO2,可以產生4mol•OH;
故答案為:4.

點評 本題考查了物質分離的流程分析判斷,物質性質的應用,離子性質的應用,分離操作的方法,氧化還原反應的離子方程式的書寫方法,電解池原理的應用,電極反應的書寫原則.

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