工业上,以钛铁矿(主要含FeTiO3,还含有Fe2O3 和Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备二氧化钛并得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)的工艺流程如下图所示。
已知:TiO2+在一定条件下会发生水解。
回答下列问题:
(1)要提高酸浸时钛矿石的溶解速率,可行的措施是(写一条即可)_______________。黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+和Fe2+,步骤①主要反应的化学方程式是_________。
(2)步骤②中,加入铁粉的主要作用是_____,同时也会将部分TiO2+还原为Ti3+。
(3)向滤液2中通入空气的目的是______(用离子方程式表示)。
(4)请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中加入热水稀释将TiO2+转化为Ti(OH)4 的原因:_________________。
(5)副产品绿矾中含有杂质[Al2(SO4)3]。要将副产品进一步提纯,请结合右图的绿矾溶解度曲线完成提纯过程:将副产品溶于稀硫酸中,充分搅拌后,用NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤沉淀后得到FeSO4溶液,______,过滤,用冰水洗涤,低温干燥,得到FeSO4·7H20晶体。
(6)用氧化还原滴定法测定制备得到的产品中TiO2的质量分数:在一定条件下,将一定量的产品溶解并将TiO2还原为Ti3+,再以KSCN溶液作为指示剂,用硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2]标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。
①滴定终点的现象是_______________。
②滴定分析时,称取TiO2试样0.2 g,消耗0.1 mol/L NH4Fe(SO4)2标准溶液24.00mL,则TiO2的质量分数为_______________。
高三化学综合题困难题
工业上,以钛铁矿(主要含FeTiO3,还含有Fe2O3 和Al2O3、SiO2等杂质)为原料制备二氧化钛并得到副产品绿矾(FeSO4·7H2O)的工艺流程如下图所示。
已知:TiO2+在一定条件下会发生水解。
回答下列问题:
(1)要提高酸浸时钛矿石的溶解速率,可行的措施是(写一条即可)_______________。黑钛液中生成的主要阳离子有TiO2+和Fe2+,步骤①主要反应的化学方程式是_________。
(2)步骤②中,加入铁粉的主要作用是_____,同时也会将部分TiO2+还原为Ti3+。
(3)向滤液2中通入空气的目的是______(用离子方程式表示)。
(4)请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中加入热水稀释将TiO2+转化为Ti(OH)4 的原因:_________________。
(5)副产品绿矾中含有杂质[Al2(SO4)3]。要将副产品进一步提纯,请结合右图的绿矾溶解度曲线完成提纯过程:将副产品溶于稀硫酸中,充分搅拌后,用NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤沉淀后得到FeSO4溶液,______,过滤,用冰水洗涤,低温干燥,得到FeSO4·7H20晶体。
(6)用氧化还原滴定法测定制备得到的产品中TiO2的质量分数:在一定条件下,将一定量的产品溶解并将TiO2还原为Ti3+,再以KSCN溶液作为指示剂,用硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2]标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。
①滴定终点的现象是_______________。
②滴定分析时,称取TiO2试样0.2 g,消耗0.1 mol/L NH4Fe(SO4)2标准溶液24.00mL,则TiO2的质量分数为_______________。
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二氧化钛是目前使用最广泛的白色颜料。工业上,以钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁[FeTiO3],含有少量SiO2杂质)为原料制备二氧化钛的过程如下图所示。
已知:①超过70℃TiO2+易水解;低于0℃ FeSO4·7H2O大量结晶。
②钛的化合价主要有+4价和+3价,其中Ti3+(紫黑色)还原性比Fe2+强
③有关氢氧化物开始沉淀的pH如下:
氢氧化物 | Ti(OH)4 | Ti(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 |
开始沉淀时的pH | 0.5 | 3.0 | 1.5 | 7.6 |
根据相关信息回答下列问题;
(1)酸浸过程选用的酸是__________。
(2)步骤①中生成Fe2+和TiO2+的化学反应方程式为__________。
(3)以下相关描述正确的是__________。
A 步骤②中加入铁粉,在防止Fe2+转化成Fe3+的同时也将部分TiO2+氧化成了Ti3+
B 步骤③中的降温结晶过程可以选择冰水混合物
C ③中发生了反应Fe3++ Ti3++H2O== Fe2++ TiO2++2H+
D 废液成分中有硫酸,可以循环利用
(4)步④中生成Ti(OH)4的离子方程式为__________,选择的pH范围是__________。
(5)证明步骤④中Ti (OH)4固体已经洗涤干净的方法是__________。
(6)钛酸锂(Li4Ti5O12)是一种理想型嵌入材料,插入与脱嵌对材料结构几乎没影响。某新型钛酸锂电池总反应式为:LiXO2(s)+Li4Ti5O12(s)=Li1-aXO2+Li4+aTi5O12(s),则其负极反应式为__________。
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金属钛素有“太空金属”、“未来金属”等美誉。工业上,以钛铁矿为原料制备二氧化钛并得到副产品FeSO4·7H2O(绿矾)的工艺流程如下图所示。
酸溶 FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)===FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)
(1)试剂A为____________。加入A的目的是 ______________________(用离子方程式表示)。
(2)钛液Ⅰ需冷却至70 ℃左右,若温度过高会导致产品TiO2回收率降低,原因是_________。
(3)请写出钛液Ⅱ水解的化学方程式:_________________。取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,这种H2TiO3即使用水充分洗涤,煅烧后获得的TiO2也会发黄,发黄的杂质是_________(填化学式)。
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钛白粉(金红石晶型 TiO2)被广泛用于制造高级白色油漆。工业上以钛铁矿(主要成分为 FeTiO3,含有 Fe2O3 和 SiO2 等杂质)为原料制钛白粉的主要工艺如下:
回答下列问题:
(1)第②步所得滤渣的成分是________。
(2)操作④中需要控制条件以形成 TiO2·nH2O 溶胶,该工艺过程若要在实验室里完成,其中的“过滤”操作,可选用下列装置________(填选项)。
(3)第③步的实验操作是______、过滤,从而获得副产品 FeSO4·7H2O。
(4)为测定操作③所得滤液中TiO2+的浓度,取待测滤液10 mL 用蒸馏水稀释至100 mL,加入过量铝粉,充分振荡,使其完全反应:3TiO2+ + Al + 6H+ = 3Ti3+ + Al3+ + 3H2O。过滤后,取出滤液20.00 mL(加铝粉时引起溶液体积的变化忽略不计),向其中滴加2~3 滴KSCN溶液作指示剂,用 0.1000 mol·L-1NH4Fe(SO4)2 标准溶液滴定至溶液出现红色,此时溶液中 Ti3+全部被氧化为 Ti4+,消耗标准液30.00mL。回答下列问题:
①下列操作会使所测 TiO2+浓度偏高的是______。
A. 在配制标准液的过程中,未洗涤烧杯和玻璃棒
B. 在配制标准液定容是俯视刻度线
C.用蒸馏水洗涤后未经润洗的滴定管取待测液
D.在滴定终点读数时仰视滴定管刻度线
②求得待测滤液中 TiO2+的物质的量浓度是______。
(5)科学家从电解冶炼铝的工艺中得到启发,找出了冶炼钛的新工艺—TiO2 直接电解法生产钛,电解质为熔融的氯化钙,原理如图所示。
写出阴极电极反应式___________。
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工业上以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3),含有MgO、SiO2等杂质]为原料,制备金属钛和铁红的工艺流程如下:
已知:酸酸时,FeTiO3转化为Fe2+和TiO2+ ;
②本实验温度下,Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11;
③溶液中离子浓度小于等于l .0×10-5mol/L时,认为该离子沉淀完全。
请国答下列问题:
(1)FeTiO3中Ti元素的化合价为_____价,铁红的用途为_____(任写一种)。
(2)“水解”中,发生反应的离子方程式为________。
(3)“沉铁”中,气态产物的电子式为______;该过程需控制反应温度低于35 ℃,原因为_______。
(4)FeCO3转化为铁红时,发生反应的化学方程式为____________。
(5)滤液3可用于制备Mg(OH)2。若滤液3中c(Mg2+)=1.2×10-3mol/L,向其中加入等体积的NaOH溶液的浓度为________ mol/L时,可使Mg2+恰好沉淀完全(溶液体积变化忽略不计)。
(6)“电解”时,电解质为熔融的CaO,则阴极反应式为_______,制得1molTi单质,理论上导线中通过的电量为______(保留三位有效数字,已知:l 个电子的电量为1.6×10-19C ) 。
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工业上以钛铁矿(主要成分为钛酸亚铁( FeTiO3),含有MgO、SiO2等杂质)为原料,制备金属钛和铁红的工艺流程如下:
已知:①酸浸时, FeTiO3转化为Fe2+和TO2+;②本实验温度下,Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11;③溶液中离子浓度小于等于1.0×10-5mol/L时,认为该离子沉淀完全。
请回答下列问题:
(1)酸浸时如何提高浸取速度和浸取率________(至少答两种方法)
(2)“水解”生成H2TiO3的离子方程式为________。
(3)“沉铁”过程中,气态产物的电子式为__________;该过程需控制反应温度低于35℃,原因为_______。
(4)滤液3可用于制备Mg(OH)2。若滤液3中c(Mg2+)=1.2×10-3mo/L,向其中加入NaOH固体,调整溶液pH值大于________时,可使Mg2+恰好沉淀完全。
(5)“电解”时,电解质为熔融的CaO,两电极材料为石墨棒。则_______极石墨棒需要定期更换,原因是________。
(6)测定铁红产品纯度:称取m克铁红,溶于一定量的硫酸之中,配成500.00mL溶液。从其中量取20.00mL溶液,加入过量的KI,充分反应后,用 c mol/L硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准液滴定至终点,发生反应:I2+2S2O32-=S4O62-+2I-。平行滴定三次,硫代硫酸钠平均消耗体积为VmL。则铁红产品的纯度为:________(用c、V、m表式)
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工业上以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁( FeTiO3),含有MgO、SiO2等杂质]为原料,制备金属钛和铁红的工艺流程如下:
已知:①酸浸时, FeTiO3转化为Fe2+和TiO2+;②本实验温度下,Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11;请回答下列问题:
(1)酸浸时如何提高浸取速度和浸取率_____________________________(至少答两种方法)。
(2)“水解”生成H2TiO3的离子方程式为_________________________。
(3)“沉铁”过程中,气态产物的电子式为__________________;该过程需控制反应温度低于35 ℃,原因为___________________________________________________。
(4)滤液3可用于制备Mg(OH)2。若滤液3中c(Mg2+)=1.0×10-3 mo/L,向其中加入NaOH固体,调整溶液pH值大于________时,可使Mg2+沉淀完全。
(5)“电解”时,电解质为熔融的CaO,两电极材料为石墨棒。则_______极石墨棒需要定期更换,原因是__________________________________________________________。
(6)测定铁红产品纯度:称取m g铁红,溶于一定量的硫酸之中,配成500.00 mL溶液。从其中量取20.00 mL溶液,加入过量的KI,充分反应后,用 c mol/L硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准液滴定至终点,发生反应:I2+2S2O===S4O
+2I-。平行滴定三次,硫代硫酸钠平均消耗体积为V mL。则铁红产品的纯度为________(用c、V、m表示)。
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工业上以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁( FeTiO3),含有MgO、SiO2等杂质]为原料,制备金属钛和铁红的工艺流程如下:
已知:①酸浸时, FeTiO3转化为Fe2+和TiO2+;②本实验温度下,Ksp[Mg(OH)2]=1.0×10-11;请回答下列问题:
(1)酸浸时如何提高浸取速度和浸取率_____________________________(至少答两种方法)。
(2)“水解”生成H2TiO3的离子方程式为_________________________。
(3)“沉铁”过程中,气态产物的电子式为__________________;该过程需控制反应温度低于35 ℃,原因为___________________________________________________。
(4)滤液3可用于制备Mg(OH)2。若滤液3中c(Mg2+)=1.0×10-3 mo/L,向其中加入NaOH固体,调整溶液pH值大于________时,可使Mg2+沉淀完全。
(5)“电解”时,电解质为熔融的CaO,两电极材料为石墨棒。则_______极石墨棒需要定期更换,原因是__________________________________________________________。
(6)测定铁红产品纯度:称取m g铁红,溶于一定量的硫酸之中,配成500.00 mL溶液。从其中量取20.00 mL溶液,加入过量的KI,充分反应后,用 c mol/L硫代硫酸钠(Na2S2O3)标准液滴定至终点,发生反应:I2+2S2O===S4O
+2I-。平行滴定三次,硫代硫酸钠平均消耗体积为V mL。则铁红产品的纯度为________(用c、V、m表示)。
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