金属钛在航天、潜海和医疗方面应用广泛。以钛铁矿(主要成分为钛*亚铁(FeTiO3),含少量Fe2O3)为原料制...
问题详情:
金属钛在航天、潜海和医疗方面应用广泛。以钛铁矿(主要成分为钛*亚铁(FeTiO3),含少量Fe2O3)为原料制备钛的工艺流程如图所示。
(1)步骤②、③、④中,均需进行的*作是_____________(填*作名称)。
(2)滤液1中钛元素以TiO2+形式存在,步骤①中生成TiO2+的化学方程式为__________,硫*质量分数对钛、铁浸出率的影响如图所示.据此判断,*浸时所加硫*的质量分数应为______(填范围)。.
(3)请结合离子方程式解释步骤④中加热水的原因:__________。
(4)电解法制备Ti的装置是以石墨为阳极,TiO2为*极,熔融CaO为电解质。Ti在_______(填“阳极”或“*极”)生成,____(填“能”或“不能”)将熔融CaO换成石灰乳。
(5)以绿*为原料,可以制备重要工业原料氧化铁,基本流程如下:
①绿*溶液中离子浓度由大到小的顺序为__________。
②FeCO3达到沉淀溶解平衡时,室温下测得溶液的pH为8,c(Fe2+ )=1.0×10-5 mol·L-1。所得FeCO3中_____(填“含”或“不含”)有Fe(OH)2。已知: {Ksp[Fe(OH)2]= 4.9×10-17}
【回答】
(1). 过滤 (2). FeTiO3+2H2SO4FeSO4+TiOSO4+2H2O (3). 80%~85% (4). TiO2++ 2H2OH2TiO3+2H+,水解反应吸热反应,用热水促进反应向正反应方向进行 (5). *极 (6). 不能 (7). c(SO42-)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-) (8). 不含
【解析】
钛铁矿加*溶解过滤得到含有TiO2+和Fe3+的滤液,向滤液中加铁粉还原Fe3+,过滤除去滤渣,对滤液冷却结晶,过滤得到FeSO4•7H2O和含有TiO2+的溶液,加入热水促进TiO2+水解生成H2TiO3,煅烧H2TiO3生成TiO2,电解可生成Ti,以此解答该题。
【详解】(1)根据分析可知步骤②、③、④中,均需进行的*作是过滤;
(2)反应物为钛铁矿,结合元素守恒可知方程式为FeTiO3+2H2SO4FeSO4+TiOSO4+2H2O;根据图像可知硫*质量分数在80%~85%之间时浸出率最大;
(3)TiO2+在水溶液中发生水解TiO2++ 2H2OH2TiO3+2H+,水解反应是吸热反应,用热水促进反应向正反应方向进行,生成H2TiO3;
(4)由TiO2生成Ti,Ti元素化合价降低发生还原反应,电解池中*极得电子发生还原反应;若换成石灰乳,石灰乳中有水,*极将产生*气,无法得到金属钛,所以不能将熔融CaO换成石灰乳;
(5)①绿*溶液中亚铁离子会发生水解使溶液显**,所以溶液中离子浓度由大到小为c(SO42-)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-);
②根据题意,pH为8,则c(OH-)=1×10-6mol/L,因为c(Fe2+)•c2(OH-)=1.0×10-5×(1×10-6)2 =1.0×10-17<Ksp[Fe(OH)2],故无Fe(OH)2生成。
知识点:金属元素的单质及其化合物
题型:综合题