Question

金属钛被誉为“21世纪金属”。工业上用钛矿石(FeTiO₃，含少量FeO、A1₂O₃、SiO₂等杂质)制得海绵钛的流程如下。

回答下列问题：

(1)要提高酸浸时钛矿石的溶解速率，请提供可行的措施_________________，酸浸时主要反应的化学方程式为________________________________。

(2)副产品中含有杂质[Al₂(SO4)₃]。要将副产品进一步提纯，请结合右图的绿矾溶解度曲线完成提纯过程：

将副产品溶于稀硫酸中，加入足量的铁粉，充分搅拌后，用NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤沉淀后得到FeSO₄溶液，______，过滤，用冰水洗涤，低温干燥，得到FeSO₄·7H₂0晶体。

(3)高温时，由TiO₂转化为TiC1₄的化学方程式为________________。在一定条件下，将足量TiO₂(s)和固体炭放入密闭容器中，再通入C1₂进行反应至平衡，当改变外界条件时，TiC1₄(g)体积分数φ(TiCl₄)变化的趋势如右图所示，由图判断：①该反应的△H____0(填“>”或“<”)。

②在750℃、100MPa和800℃、200MPa下C1₂的转化率分别为α₁、α₂，则α₁______α₂  (填“>”“<”或“=”)。

(4)常温下，H₂TiO₃的沉淀溶解平衡为H₂TiO₃(s)TiO²⁺(aq)+2OH^-(aq)，其溶度积常数K_sp=1.0×10^-29mol³·L^-3。若在TiOSO₄溶液中加入NaOH溶液调pH使TiO²⁺完全沉淀(当离子浓度等于或小于10^-5mol·L^-1时可认为完全沉淀)，则此时溶液的pH至少为_________________。

Answer

粉碎矿石，加热反应物 2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O 加热浓缩得到60℃饱和溶液，冷却至室温（或0℃）结晶 TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO < > 2

【解析】（1）影响化学反应速率的因素有温度、反应物的浓度、压强、催化剂、反应物的表面积等，结合化工生产实际，要提高酸浸时钛矿石的溶解速率，可行的措施有：粉碎矿石，加热反应物等；酸浸时硫酸与钛矿石反应，主要反应的化学方程式为：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O；（2）过滤沉淀后得到FeSO4溶液，加热浓缩得到60 ℃饱和溶液，冷却至0 ℃结晶，过滤，少量冰水洗涤，低温干燥；(3)高温时，由TiO2与碳和氯气反应转化为TiC14的化学方程式为：TiO2+2Cl2+2C iCl4+2CO；①由图可知，随着温度的升高，TiC14(g)体积分数φ(TiCl4)减小，则平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，△H<0；②在750℃、100MPa下TiC14(g)体积分数φ(TiCl4)比在800℃、200MPa下TiC14(g)体积分数φ(TiCl4)大，TiC14(g)体积分数φ(TiCl4)越大，C12的转化率越大，则α1>α2；(4) 当离子浓度等于或小于10-5mol·L-1时可认为完全沉淀，H2TiO3的沉淀溶解平衡为H2TiO3(s)TiO2+(aq)+2OH-(aq)，根据Ksp=c(TiO2+)•c2(OH-)=10-5mol·L-1×c2(OH-)=1.0×10-29mol3·L-3可得：c2(OH-)=1.0×10-24mol2·L-2, c(OH-)=1.0×10-12mol·L-1,则溶液的PH到少为2。

点睛：本题考查了热化学反应方程式、电极反应式的书写等知识点，难度不大，注意热化学反应方程式相加减时，反应热应相应的加减。