Question

【题目】一种利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量Fe2O3)联合生产铁红和钛白粉的工艺流程如图所示，回答下列问题：

（1）为加快钛铁矿在稀硫酸中的溶解，可采取的措施有______任写两种)。

（2）FeSO4溶液与 NH4HCO3溶液反应的离子方程式是________。

（3）TiO2+水解为TiO(OH)2沉淀的离子方程式为__________，需要加入Na2CO3粉末的目的是__________________________________________。

（4）常温下，在生成的FeCO3达到沉淀溶解平衡的溶液中，测得溶液中c(CO32－) = 3.0×10-6 mol/L，需要控制溶液pH____________时，才能使所得的FeCO3中不含Fe(OH)2。(已知：Ksp[FeCO3] = 3.0×10-11，Ksp[Fe(OH)2] = 1.0×10-16)

Answer 1

【答案】加热、研碎、适当提高酸的浓度 Fe2＋＋2HCO3－ FeCO3↓ + CO2↑ + H2O TiO2＋＋2H2O TiO(OH)2↓＋2H＋ 消耗H＋，促使水解平衡正向移动 ≤8.5

【解析】

根据流程图，钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量Fe2O3)中加入稀硫酸，氧化铁溶解生成硫酸铁，FeTiO3反应生成TiOSO4，然后在酸性溶液中加入适量铁粉，除去过量的酸，并还原铁离子，冷却结晶得到硫酸亚铁晶体和TiOSO4溶液；将绿矾晶体溶解后加入碳酸氢铵溶液，反应生成碳酸亚铁沉淀和二氧化碳、硫酸铵溶液，碳酸亚铁在空气中煅烧生成氧化铁；富含TiO2+的酸性溶液中加入碳酸钠粉末，促进TiO2+的水解生成TiO(OH)2，分解得到钛白粉(TiO2·nH2O)，据此结合化学反应原理和化学实验的基本操作分析解答。

(1)根据影响化学反应速率的因素可知，为加快钛铁矿在稀硫酸中的溶解，可采取的措施有加热、研碎、适当提高酸的浓度等，故答案为：加热、研碎、适当提高酸的浓度等；

(2)根据题意和上述分析，FeSO4溶液与 NH4HCO3溶液反应生成硫酸铵、二氧化碳和他说亚铁，反应的离子方程式为Fe2＋＋2HCO3－ FeCO3↓ + CO2↑ + H2O，故答案为：Fe2＋＋2HCO3－ FeCO3↓ + CO2↑ + H2O；

(3)TiO2+水解为TiO(OH)2沉淀的离子方程式为TiO2＋＋2H2O TiO(OH)2↓＋2H＋，加入Na2CO3粉末可以消耗水解生成的H＋，促使TiO2+水解平衡正向移动，故答案为：TiO2＋＋2H2O TiO(OH)2↓＋2H＋；消耗H＋，促使水解平衡正向移动；

(4)常温下，在FeCO3沉淀溶解平衡(FeCO3 Fe2＋＋CO32－)的溶液中，测得溶液中c(CO32－) = 3.0×10-6 mol/L，则c(Fe2+)===1.0×10-5由题中数据可知，溶液中c(Fe2+)c(OH-)2= Ksp[Fe(OH)2] =1.0×10-5×c2(OH-)=1.0×10-16，c(OH-)==10-5.5 mol/L，要使所得的FeCO3中不含Fe(OH)2，则需要c(OH-)≤10-5.5 mol/L，即c(H+)≥=10-8.5 mol/L，因此pH≤8.5，故答案为：≤8.5。