Question

钛是一种性能非常优越的金属，它化学性质稳定，耐腐蚀、钛及钛合金主要用于飞机、火箭、导弹、人造卫星和宇宙飞船等领域，某实验室模拟硫酸法生产二氧化钛，实验流程如下：

（1）酸解过程中发生的主要反应如下：FeTiO₃+3H₂SO₄=Ti(SO₄)₂+FeSO₄+3H₂O  请补充生成TiOSO₄的化学方程式________________________________________；

（2）若取5g钛铁矿(主要成分是FeTiO₃，含少量Fe₂O₃)于蒸发皿，加适量98%浓硫酸(密度1.84g/cm³)加热，请选择最接近的浓硫酸的用量_____________(填序号)。

A．2mL      B．6mL     C．25mL      D．100mL

（3）在酸解后的浸取过程中，为提高浸出率可采用的方法有_____________。(任答一点)

（4）加“还原铁粉”的目的_____________。

（5）请根据FeSO₄溶解度曲线，补充由过虑I中滤液获得副产品绿矾(FeSO₄·7H₂O)的具体操作：取过滤I所得的滤液_______________________________________________________________。

（6）“水解”过程的操作步骤：将滤液加热至90℃，加6~7倍体积的溺水，保持沸腾60min，减压过滤，用2mol/LH₂SO₄溶液洗涤沉淀，请思考，“将滤液加热至90℃”作用是_____________________________。沉淀用2mol/LH₂SO₄溶液洗涤而不是用水洗涤的原因_____________________________。

Answer

（1）FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O

（2）B

（3）粉碎矿石、适量处长浸取时间等

（4）将溶液中的Fe3+还原成Fe2+

（5）加热浓缩到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶、过滤，少量冰水洗涤、低温干燥

（6）促进TiOSO4和Ti2(SO4)3的水解，防止Fe2+水解而造成产物不纯

【解析】

试题分析：（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；

（2）5gFeTiO3的物质的量为，98%浓硫酸物质的量浓度 为18.4mol/L，根据反应FeTiO3+3H2SO4=Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O，可计算出消耗浓硫酸的体积约为5.4mL，根据FeTiO3+2H2SO4═FeSO4+TiOSO4+2H2O，可计算出消耗浓硫酸的体积约为3.5mL，则最接近的浓硫酸的用量为6mL，答案为B。

（3）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；

（4）根据2Fe3++Fe=3Fe2+可知，加“还原铁粉”的目的是将溶液里的Fe3+还原为Fe2+；

（5）请根据FeSO4溶解度曲线，从过虑I中滤液获得副产品绿矾(FeSO4·7H2O)的具体操作为加热浓缩到60℃饱和溶液，冷却至0℃结晶、过滤，少量冰水洗涤、低温干燥；

（6）水解是吸热过程，将滤液加热至90℃作用是促进TiOSO4和Ti2(SO4)3的水解；沉淀用2mol/LH2SO4溶液洗涤而不是用水洗涤的原因防止Fe2+水解而造成产物不纯。

【考点定位】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、化学方程式配平、沉淀的洗涤和溶液的配制、滴定操作等

【名师点晴】明确化学原理及物质性质是解本题关键，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，据此分解解题。