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，我國的鈦鐵儲量居世界首位。用含Fe2O3的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3)制備TiO2流程如下：

已知反應TiO2++2H2OH2TiO3+2H+ ΔH<0

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

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

（3）由金紅石(TiO2)制取單質鈦(Ti)，涉及到的步驟為

―→

反應TiCl4＋2Mg===2MgCl2＋Ti在Ar氣氛中進行的理由是___________________________。

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)根據反應TiO2++2H2OH2TiO3+2H+ ，加水稀釋濃度商小于其化學平衡常數，所以反應平衡正向移動，生成更多H2TiO3而形成沉淀防止高溫下鎂或鈦與O2、N2等反應

【解析】

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

（2）根據流程制備的是TiO2，則FeSO4·7H2O屬于副產物；水浸時發生TiO2++2H2OH2TiO3+2H+，廢液顯酸性，應加入CaO或CaCO3或堿進行處理；根據反應TiO2++2H2OH2TiO3+2H+ ，加水稀釋濃度商小于其化學平衡常數，所以反應平衡正向移動，生成更多H2TiO3而形成沉淀；

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