Question

【题目】钛白粉(TiO2)广泛应用于涂料、化妆品、食品以及医药等行业。利用黑钛矿石[主要成分为(Mg0.5Fe0.5)Ti2O5，含有少量Al2Ca(SiO4)2]制备TiO2，工艺流程如下。已知： TiOSO4易溶于水，在热水中易水解生成H2TiO3，回答下列问题：

（1）(Mg0.5Fe0.5)Ti2O5中钛元素的化合价为_________，实验“焙烧”所需的容器名称是_________，“滤渣”的主要成分是__________________(填化学式）。

（2）制取H2TiO3的化学方程式为__________________。

（3）矿石粒度对TiO2的提取率影响如图，原因是____________。

（4）相关的金属难溶化合物在不同pH下的溶解度(s，mol·L－1)如图所示，步骤④应该控制的pH范围是_________(填标号)

A.1~2 B.2~3 C.5~6 D.10~11

（5）常用硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2]滴定法测定钛白粉的纯度，其步骤为：用足量酸溶解ag二氧化钛样品，用铝粉做还原剂，过滤、洗涤，将滤液定容为100mL，取20.00mL，以NH4SCN作指示剂，用标准硫酸铁铵溶液滴定至终点，反应原理为： Ti3++Fe3+=Ti4++Fe2+

①滴定终点的现象为_____________。

②滴定终点时消耗bmol· L－1 NH4Fe(SO4)2溶液VmL，则TiO2纯度为_________。 (写表达式)

Answer 1

【答案】+4 坩埚 CaSO4 CaSiO3 TiOSO4＋2H2OH2TiO3↓＋H2SO4 矿石粒度越小，反应接触面积越大，反应速率越快 B 当滴入最后一滴硫酸铁铵时，溶液变成血红色，且30s内不变回原色

【解析】

（1）根据化合价代数和等于0解答；

灼烧固体用坩埚；

根据黑钛矿石[主要成分为(Mg0.5Fe0.5)Ti2O5，含有少量Al2Ca(SiO4)2]加入NH4HSO4焙烧后，发生的反应解题；

（2）由TiOSO4水解制备；

（3）由影响反应的速率、转化率的因素分析；

（4）由图读出：金属难溶化合物在不同pH下的溶解度(s，mol·L－1)，步骤④应该控制的pH范围是钛酸沉淀，而氢氧化铝不沉淀；

（5）①铁离子过量时，反应到达终点；

②由TiO2～Fe3＋关系式求解；

（1）设Ti的化合价为+x，(Mg0.5Fe0.5)Ti2O5化合价代数和等于0，（2×0.5+2×0.5）+2x-2×5=0，x=4；

灼烧固体用坩埚；黑钛矿石[主要成分为(Mg0.5Fe0.5)Ti2O5，含有少量Al2Ca(SiO4)2]加入NH4HSO4焙烧后，加水过滤，沉淀中含有CaSO4 和CaSiO3；

（2）由TiOSO4水解制备H2TiO3，反应方程式为：TiOSO4＋2H2OH2TiO3↓＋H2SO4；

（3）由图中变量结合影响反应的速率、转化率的因素，矿石粒度对TiO2的提取率影响，原因是矿石粒度越小，反应接触面积越大，反应速率越快；

（4）由图读出：金属难溶化合物在不同pH下的溶解度(s，mol·L－1)，步骤④应该控制的pH范围是：钛酸沉淀pH大于2，而氢氧化铝不沉淀，pH小于3，故选B；

（5）①铁离子过量时，反应结束，故终点现象为：当滴入最后一滴硫酸铁铵时，溶液变成血红色，且30s内不变回原色；

②由TiO2～Fe3＋关系式，n(TiO2)=n(Fe3＋)=bmol· L－1×V×10-3L×100mL/20mL=5bV×10-3mol，TiO2纯度为5bV×10-3mol×80g·mol－1/a×100%=。