Question

（16分）納米TiO₂具有獨特的光催化性、優(yōu)異的顏色效應以及紫外線屏蔽等功能，在光催化劑、化妝品、抗紫外線吸收劑、功能陶瓷、氣敏傳感器件等方面具有廣闊的應用前景。工業(yè)上用鈦鐵精礦（FeTiO₃）提煉TiO₂的工藝流程如下：

（1）寫出硫酸酸浸溶解鈦鐵精礦的離子方程式                      ，酸浸時為了提高浸出率，可以采取的措施為                              。

（2）鈦鐵精礦后冷卻、結晶得到的副產物A為        ，結晶析出A時，為保持較高的酸度不能加水，其原因可能為　　　　　 。

（3）濾液水解時往往需加大量水稀釋同時加熱，其目的是                      。

（4）上述工藝流程中體現綠色化學理念的是                                  。

（5）工業(yè)上將TiO₂和炭粉混合加熱氯化生成的TiCl₄，然后在高溫下用金屬鎂還原TiCl₄得到金屬鈦，寫出TiO₂制備Ti的化學方程式：                           。

 

Answer 1

【答案】

⑴FeTiO₃＋6H^＋＝Fe^2＋＋Ti^4＋＋3H₂O(2分)  增大硫酸濃度或加熱升高溫度或邊加硫酸邊攪攔或增加浸出時間等(2分)

⑵FeSO₄·7H₂O(2分)  防止Ti(SO₄)₂水解、減少FeSO₄·7H₂O的溶解量(2分)

⑶促進Ti^4＋水解趨于完全，得到更多的H₂TiO₃沉淀。(2分)

⑷水解得到的稀硫酸可以循環(huán)使用(2分)

⑸TiO₂＋2C＋2Cl₂TiCl₄＋2CO(2分)、TiCl₄＋2MgTi＋2MgCl₂(2分)

【解析】⑴FeTiO₃中Fe、Ti分別顯＋2、＋4價，溶于硫酸得到對應的硫酸鹽，因此方程式為FeTiO₃＋6H^＋＝Fe^2＋＋Ti^4＋＋3H₂O。要提高浸出率，則可以從影響反應速率的角度分析，即可通過增大硫酸濃度或加熱升高溫度或邊加硫酸邊攪攔或增加浸出時間等。

⑵根據（1）正的方程式可知，反應中有硫酸亞鐵生成，結晶即得到FeSO₄·7H₂O，所以副產物A為硫酸亞鐵溶液結晶得到的FeSO₄·7H₂O。結晶時不能加水，是為了防止Ti(SO₄)₂水解、減少FeSO₄·7H₂O的溶解量。

⑶稀釋能增加水解程度，同時水解反應受吸熱反應，升高溫度增大水解程度。所以濾液水解時往往需加大量水稀釋同時加熱，主要是促進Ti^4＋水解趨于完全，得到更多的H₂TiO₃沉淀。

⑷該工藝流程中硫酸可以循環(huán)使用，體現綠色化學理念。

（5）碳粉在高溫下生成物應是CO，方程式為TiO₂＋2C＋2Cl₂TiCl₄＋2CO。鎂在高溫下和四氯化鈦發(fā)生置換反應，方程式為TiCl₄＋2MgTi＋2MgCl₂。