Question

钛矿工业中的酸性废水富含Ti、Fe等元素，其综合利用如下：

已知：TiO²⁺易水解，只能存在于强酸性溶液中。

（1）TiO²⁺钛的化合价为             

（2）步骤I中检验钛矿废水中加入铁屑是否足量的试剂是               。

（3）操作a是蒸发浓缩、冷却结晶、               。

（4）步骤Ⅲ中发生反应的化学方程式为____________；反应温度一般需控制在35℃以下，其目的是           。

（5）已知s。步骤Ⅲ中，FeCO₃达到溶解平衡时，若室温下测得溶液的pH为8．5，c(Fe²⁺)=1×10^-6 mol/L。试判断所得的FeCO₃中________（填“有”或“没有”）Fe(OH)₂；步骤Ⅳ中，为了得到较为纯净的Fe₂O₃，除了适当的温度外，还需要采取的措施是             。

（6）向“富含TiO²⁺溶液”中加入Na₂CO₃粉末得到固体TiO₂·nH₂O。请结合原理和化学用语解释其原因             。

Answer

（1）+4（1分）（2）KSCN溶液（2分）（3）过滤（或过滤、洗涤）（1分）

（4）FeSO4＋2NH4HCO3=FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑；

防止NH4HCO3受热分解，减小Fe2＋水解或氧化

（5）没有；向反应容器中补充适量空气（氧气）

（6）溶液中存在水解平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2•n H2O+2H+，加入的Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c（H+），促进水解平衡向生成TiO2•n H2O的方向移动

【解析】

试题分析：(l)TiO2+中氧元素是－2价，则钛的化合价为+4价；

（2）如果铁不足，则溶液中仍然存在铁离子，因此步骤I中检验钛矿废水中加入铁屑是否足量的试剂是KSCN溶液。

（3）操作a是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。

（4）步骤Ⅲ中发生的反应是硫酸亚铁和碳酸氢铵反应，反应的化学方程式为FeSO4＋2NH4HCO3=FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋H2O＋SO2↑；铵盐受热易分解，则反应温度一般需控制在35℃以下的目的是防止NH4HCO3受热分解，减小Fe2＋水解或氧化。

（5）此时浓度熵＝10－6×(10－5.5)2＝10－17＜8×10-16，因此所得的FeCO3中没有Fe(OH)2；步骤Ⅳ中，为了得到较为纯净的Fe2O3，除了适当的温度外，还需要采取的措施是向反应容器中补充适量空气（氧气）。

（6）富含的TiO2+溶液，加入Na2CO3粉末与H+反应，降低了溶液中c（H+），使平衡TiO2++（n+1）H2OTiO2•n H2O+2H+向生成TiO2•n H2O的方向移动，可得到TiO2粗产品。

考点：考查物质制备工艺流程图分析