Question

【题目】钛被称为继铁、铝之后的第三金属。工业上常用硫酸酸解钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有部分Fe2O3)的方法制取金红石(TiO2)，再还原TiO2制取金属钛。工业制取TiO2的工艺流程图如下：

回答下列问题：

(1)钛酸亚铁(FeTiO3)中Ti的化合价为________________________。

(2)钛液1中钛以TiO2+的形式存在，则FeTiO3与硫酸反应的离子方程式为________。

(3)为提高钛铁矿的酸解率，可添加适量氧化剂，依据右图判断，添加的最佳氧化剂为_____________(填化学式)。

(4)钛液1中加入的A物质是____________，流程中的操作a是____________。

(5)制取金红石过程中，需要测定TiO2+的含量。取100mL钛液1，加铝粉，使其发生反应3TiO2++Al+6H+=3Ti3++Al3++3H2O，反应消耗铝1.35g，则钛液1中TiO2+的物质的量浓度为________。

Answer 1

【答案】+4价 FeTiO3+4H+=TiO2++Fe2++2H2O KMnO4 铁粉或铁 洗涤、干燥 1.5mol/L

【解析】

本题主要考查制备实验方案的设计。

钛铁矿和硫酸混合，钛铁矿和硫酸反应的产物之一是TiOSO4，钛铁矿中含有Fe2O3，故反应后的钛液1中含有Fe3+，故需向钛液1中加入铁屑，发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，反应后溶液中溶质为TiOSO4和FeSO4，再将溶液冷却结晶、过滤得到绿矾和钛液2，钛液2中含有TiOSO4，先将钛液2中加入沸水，TiO2+水解生成H2TiO3，然后过滤回收硫酸，同时将固体干燥得到H2TiO3，再经过煅烧得到TiO2，据此分析解答。

（1）钛酸亚铁(FeTiO3)中Fe为+2价，O为-2价，根据化合物中各元素化合价代数和为0可知，Ti为+4价；

（2）由上述分析可知，FeTiO3与硫酸反应的离子方程式为：FeTiO3+4H+=TiO2++Fe2++2H2O；

（3）由图分析可知，最佳氧化剂为KMnO4；

（4）钛液1中含有Fe3+，故需向钛液1中加入铁屑，将Fe3+还原；操作a的目的是得到较纯的H2TiO3固体，故操作a是洗涤、干燥；

（5）由3TiO2++Al+6H+=3Ti3++Al3++3H2O可知，每消耗1molAl的同时，会消耗3molTiO2+，100mL钛液1消耗0.05molAl，即100mL钛液1中含有0.15molTiO2+，故钛液1中TiO2+的物质的量浓度为。