Question

【題目】鈦礦工業中的酸性廢水富含Ti、Fe等元素，其綜合利用如下：

已知：TiO2+易水解，只能存在于強酸性溶液中。

（1）TiO2+鈦的化合價為

（2）步驟I中檢驗鈦礦廢水中加入鐵屑是否足量的試劑是 。

（3）操作a是蒸發濃縮、冷卻結晶、 。

（4）步驟Ⅲ中發生反應的化學方程式為____________；反應溫度一般需控制在35℃以下，其目的是 。

（5）已知s。步驟Ⅲ中，FeCO3達到溶解平衡時，若室溫下測得溶液的pH為8．5，c(Fe2+)=1×10-6 mol/L。試判斷所得的FeCO3中________（填“有”或“沒有”）Fe(OH)2；步驟Ⅳ中，為了得到較為純凈的Fe2O3，除了適當的溫度外，還需要采取的措施是 。

（6）向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末得到固體TiO2·nH2O。請結合原理和化學用語解釋其原因 。

Answer 1

【答案】 （1）+4（1分）（2）KSCN溶液（2分）（3）過濾（或過濾、洗滌）（1分）

（4）FeSO4＋2NH4HCO3=FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑；

防止NH4HCO3受熱分解，減小Fe2＋水解或氧化

（5）沒有；向反應容器中補充適量空氣（氧氣）

（6）溶液中存在水解平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2n H2O+2H+，加入的Na2CO3粉末與H+反應，降低了溶液中c（H+），促進水解平衡向生成TiO2n H2O的方向移動

【解析】

試題分析：(l)TiO2+中氧元素是－2價，則鈦的化合價為+4價；

（2）如果鐵不足，則溶液中仍然存在鐵離子，因此步驟I中檢驗鈦礦廢水中加入鐵屑是否足量的試劑是KSCN溶液。

（3）操作a是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌。

（4）步驟Ⅲ中發生的反應是硫酸亞鐵和碳酸氫銨反應，反應的化學方程式為FeSO4＋2NH4HCO3=FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑；銨鹽受熱易分解，則反應溫度一般需控制在35℃以下的目的是防止NH4HCO3受熱分解，減小Fe2＋水解或氧化。

（5）此時濃度熵＝10－6×(10－5.5)2＝10－17＜8×10-16，因此所得的FeCO3中沒有Fe(OH)2；步驟Ⅳ中，為了得到較為純凈的Fe2O3，除了適當的溫度外，還需要采取的措施是向反應容器中補充適量空氣（氧氣）。

（6）富含的TiO2+溶液，加入Na2CO3粉末與H+反應，降低了溶液中c（H+），使平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2n H2O+2H+向生成TiO2n H2O的方向移動，可得到TiO2粗產品。