Question

19．工業上由鈦鐵礦（主要成份為FeTiO₃，含Fe₂O₃、SiO₂等雜質）制備TiO₂的有關反應包括：
酸溶 FeTiO₃（s）+2H₂SO₄（aq）=FeSO₄（aq）+TiOSO₄（aq）+2H₂O（l）
水解 TiOSO₄（aq）+2H₂O（l）$\frac{\underline{\;90℃\;}}{\;}$ H₂TiO₃（s）+H₂SO₄（aq）
簡要工藝流程如下：

回答下列問題：
（1）FeTiO₃中鐵的化合價為+2．
（2）試劑A為鐵粉．
（3）鈦液Ⅰ需冷卻至70℃左右，若溫度過高會導致產品TiO₂產率降低，原因是由于TiOSO₄容易水解，若溫度過高，則會有較多的TiOSO₄水解為固體H₂TiO₃，而經過濾進入FeSO₄•7H₂O中，導致TiO₂產率降低．
（4）取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入鹽酸并振蕩，滴加KSCN溶液后無明顯現象，再加H₂O₂后出現微紅色，說明H₂TiO₃中存在的雜質離子是Fe²⁺．這種H₂TiO₃即使用水充分洗滌，煅燒后獲得的TiO₂也會發黃，發黃的雜質是Fe₂O₃（填化學式）．

Answer 1

分析 （1）由酸溶、水解方程式可知均為未發生氧化還原反應，酸溶中生成FeSO₄，可知FeTiO₃中鐵的化合價；
（2）（3）加入硫酸后FeTiO₃、Fe₂O₃溶解，SiO₂不反應，過濾除去SiO₂，由于亞鐵離子易被氧化，鈦液I加入試劑A，將溶液中Fe³⁺還原為Fe²⁺，超過90℃TiOSO₄（aq）水解得到H₂TiO₃（s），冷卻至70℃左右結晶出硫酸亞鐵晶體，過濾分離出硫酸亞鐵晶體，鈦液Ⅱ水解析出H₂TiO₃（s），洗滌、干燥、灼燒得到TiO₂；
（4）取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入鹽酸并振蕩，滴加KSCN溶液后無明顯現象，再加H₂O₂后出現微紅色，說明H₂TiO₃中存在的雜質離子是亞鐵離子，直接水洗時Fe²⁺會水解得到氫氧化亞鐵，氧化得到氫氧化鐵，灼燒氫氧化鐵分解得到氧化鐵．

解答 解：加入硫酸后FeTiO₃、Fe₂O₃溶解，SiO₂不反應，過濾除去SiO₂，由于亞鐵離子易被氧化，鈦液I加入試劑A，將溶液中Fe³⁺還原為Fe²⁺，超過90℃TiOSO₄（aq）水解得到H₂TiO₃（s），冷卻至70℃左右結晶出硫酸亞鐵晶體，過濾分離出硫酸亞鐵晶體，鈦液Ⅱ水解析出H₂TiO₃（s），洗滌、干燥、灼燒得到TiO₂；
（1）由酸溶、水解方程式可知均為未發生氧化還原反應，酸溶中生成FeSO₄，可知FeTiO₃中鐵的化合價為+2價，
故答案為：+2；
（2）因為礦石經硫酸溶解后得到的Fe₂（SO₄）₃，而后面過濾得到的是FeSO₄•7H₂O，所以試劑A是鐵粉，
故答案為：鐵粉；
（3）由于TiOSO₄容易水解，若溫度過高，則會有較多TiOSO₄水解為固體H₂TiO₃，經過濾進入FeSO₄•7H₂O中，導致產品TiO₂產率降低，
故答案為：由于TiOSO₄容易水解，若溫度過高，則會有較多的TiOSO₄水解為固體H₂TiO₃，而經過濾進入FeSO₄•7H₂O中，導致TiO₂產率降低；
（4）取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入鹽酸并振蕩，滴加KSCN溶液后無明顯現象，再加H₂O₂后出現微紅色，說明H₂TiO₃中存在的雜質離子是Fe²⁺離子，直接水洗時Fe²⁺會水解得到氫氧化亞鐵，氧化得到氫氧化鐵，灼燒氫氧化鐵分解得到氧化鐵，煅燒后獲得的TiO₂發黃的雜質是Fe₂O₃，
故答案為：Fe²⁺；Fe₂O₃．

點評 本題屬于化學工藝流程題目，涉及對操作與試劑的分析評價、對原理的分析評價、物質的分離提純等，需要學生熟練掌握元素化合物知識，培養了學生實驗能力、知識遷移應用能力，難度中等．