Question

钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO₃）制备Ti等产品的一种工艺流程示意图如下：

已知：① TiO^2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中。 ②常温下，难溶电解质溶解度与pH关系图。
③25 ℃时TiO(OH)₂溶度积K_sp=1×10^-29

回答下列问题：
（1）写出钛铁矿酸浸时，反应的离子方程式                                。
（2）操作Ⅱ包含的具体操作方法有                                        。
（3）向“富含TiO^2＋溶液”中加入Na₂CO₃粉末的作用是                       ， TiO^2＋水解的离子方程式为                               ，当溶液pH=       时，TiO(OH)₂已沉淀完全。
（4）加入铁屑将Fe³⁺转化为Fe²⁺的原因是                                 。

Answer 1

（1）FeTiO₃＋4H⁺ = TiO^2＋＋Fe^2＋＋2H₂O
（2）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤
（3）调节溶液pH，促进TiO^2＋水解   TiO^2＋＋2H₂O TiO(OH)₂＋2H⁺   2
（4）避免使Fe³⁺和TiO^2＋共沉淀。

解析试题分析：（1）钛铁矿酸浸时，发生反应的化学方程式为FeTiO₃＋2H₂SO₄= TiOSO₄＋FeSO₄＋2H₂O，其相应的离子方程式FeTiO₃＋4H⁺ = TiO^2＋＋Fe^2＋＋2H₂O。（2）向含有TiO^2＋、Fe^2＋、Fe^3＋等的酸性溶液中加入适量的Fe粉，发生反应：2Fe^3＋+Fe=3Fe^2＋.然后将溶液蒸发浓缩、冷却结晶就会产生FeSO₄·7H₂O.然后将晶体过滤出来。就得到了绿矾。旅游热中含有大量的TiO^2＋离子，向该溶液中加入Na₂CO₃粉末，调整溶液的酸碱性，促进TiO^2＋水解，发生反应TiO^2＋＋2H₂O TiO(OH)₂＋2H⁺。由图像可知当溶液的PH=2时TiO(OH)₂已沉淀完全。（4）若不加入Fe粉，就会同时产生TiO(OH)₂和Fe(OH)₃.导致制取的物质纯度不高。所以加入铁屑将Fe³⁺转化为Fe²⁺避免使Fe³⁺和TiO^2＋共沉淀。
考点：考查由钛铁矿制备Ti等过程中的除杂、净化、离子方程式的书写、盐的水解等化学反应原理的知识。