Question

3．二氧化钛是钛的重要化合物，钛白（纯净的二氧化钛）是一种折射率高、着色力和遮盖力强、化学性质稳定的白色颜料．钛铁矿的主要成分为FeTiO₃（可表示为FeO•TiO₂），含有Fe₂O₃、SiO₂等杂质，由钛铁矿制取二氧化钛，常用硫酸法，其流程如下：
（1）钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO₄和FeSO₄，该反应的化学方程式为FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O．
（2）为提高“固体熔块”水浸取时的浸出率，除了采用循环浸取、延长时间外，适宜的条件还可以选择熔块粉碎（或连续搅拌、适当升高温度等）．（任写一种均可）
（3）浸取液与铁屑反应的离子方程式为2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；从滤液中获得晶体X的基本操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（4）第③步反应化学方程式TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃+H₂SO₄．
（5）取少量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，说明H₂TiO₃中存在的杂质离子是Fe²⁺．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Fe₂O₃（填化学式）．

Answer 1

分析 钛铁矿的主要成分为FeTiO₃（可表示为FeO•TiO₂），含有Fe₂O₃、SiO₂等杂质，在343K-353K条件下钛铁矿和浓硫酸混合，发生的反应有FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，得到固体熔块，然后用水浸取，浸取液中含有Fe³⁺，Fe³⁺能和Fe反应生成Fe²⁺，然后过滤，得到的晶体X成分为硫酸亚铁，TiOSO₄能发生水解反应生成H₂TiO₃和H₂SO₄，最后高温煅烧得到TiO₂，
（1）钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO₄和FeSO₄，根据反应物和生成物书写方程式；
（2）为提高“固体熔块”水浸取时的浸出率，除了采用循环浸取、延长时间外，还可以采用升高温度、增大反应物接触面积、搅拌等方法；
（3）铁离子具有氧化性，能被Fe还原；从溶液中得到晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶方法；
（4）TiOSO₄能发生水解反应生成H₂TiO₃和H₂SO₄，根据反应物和生成物书写方程式；
（5）Fe²⁺和KSCN不反应，Fe³⁺能和KSCN反应生成络合物硫氰化铁而使液体呈血红色；Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃，Fe（OH）₃煅烧生成Fe₂O₃．

解答 解：钛铁矿的主要成分为FeTiO₃（可表示为FeO•TiO₂），含有Fe₂O₃、SiO₂等杂质，在343K-353K条件下钛铁矿和浓硫酸混合，发生的反应有FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，得到固体熔块，然后用水浸取，浸取液中含有Fe³⁺，Fe³⁺能和Fe反应生成Fe²⁺，然后过滤，得到的晶体X成分为硫酸亚铁，TiOSO₄能发生水解反应生成H₂TiO₃和H₂SO₄，最后高温煅烧得到TiO₂，
（1）钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO₄和FeSO₄，根据反应物和生成物书写方程式为FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O，故答案为：FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O；
（2）为提高“固体熔块”水浸取时的浸出率，除了采用循环浸取、延长时间外，还可以采用升高温度、增大反应物接触面积、搅拌等方法，即采用将熔块粉碎（或连续搅拌、适当升高温度等）方法，
故答案为：熔块粉碎（或连续搅拌、适当升高温度等）；
（3）铁离子具有氧化性，能被Fe还原，离子方程式为；从溶液中得到晶体采用蒸发浓缩、冷却结晶方法，
故答案为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；蒸发浓缩；冷却结晶；
（4）TiOSO₄能发生水解反应生成H₂TiO₃和H₂SO₄，根据反应物和生成物书写方程式为TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃+H₂SO₄，故答案为：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃+H₂SO₄；
（5）Fe²⁺和KSCN不反应，Fe³⁺能和KSCN反应生成络合物硫氰化铁而使液体呈血红色，双氧水能氧化亚铁离子生成铁离子而导致后来溶液呈血红色，根据现象知溶液中存在的离子是Fe²⁺；Fe³⁺水解生成Fe（OH）₃，Fe（OH）₃煅烧生成Fe₂O₃，氧化铁呈红棕色，所以发黄的杂质是Fe₂O₃，
故答案为：Fe²⁺；Fe₂O₃．

点评 本题以物质分离和提纯和制备为载体考查化学工艺流程，涉及离子检验、水解反应、氧化还原反应、基本操作及化学反应速率影响因素等知识点，明确化学原理及物质性质是解本题关键，会从整体上分析解答，题目难度不大．