Question

工业上，以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。钛铁矿主要成分为钛酸亚铁(FeTiO₃)，其中一部分Fe²⁺在风化过程中会转化为+3价。

已知：TiO(OH)₂(即H₂TiO₃)为两性氢氧化物

（1）步骤②中，发生反应的主要离子方程式为______________________。

（2）步骤③中，实现混合物的分离是利用物质的____________（填字母序号）。

      A.熔沸点差异          B．溶解性差异         C．氧化性、还原性差异

（3）步骤②、③、④中，均需用到的操作是____________（填操作名称）。

（4）请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将TiO²⁺转化为H₂TiO₃的原理：

___________________________________________________________。

（5）上述工艺流程中可以循环利用的物质是____________。

（6）在酸性环境中，利用电化学原理可生成的羟基自由基(·OH) 其反应为Fe²⁺+H₂O₂=Fe³⁺+OH^-+·OH^－  ，成的羟基自由基对有机物有极强的氧化能力，可用于水体里有机污染物降解的高级氧化技术。电解原理如图：

① 写出阳极所发生反应的电极反应式__________________________________________。

②电解过程中，假设电极上每1molFe³⁺转变为Fe²⁺ 的同时也 消耗1molO₂，则 每消耗1molO₂电解液中可以产生______mol ·OH

Answer

2Fe3++Fe=3Fe2+ B 过滤 TiO2++2H2OH2TiO3↓+2H+ H2SO4或硫酸 H2O - e－ = ·OH + H+ 4

【解析】（1）步骤②中，用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为：2Fe3++Fe=3Fe2+；（2）步骤③冷却结晶得到硫酸亚铁晶体，利用的是物质溶解度的不同，通过冷却热饱和溶液得到，故答案为B；（3）②③④步骤的操作过程中都得到沉淀或晶体，所以需要过滤得到固体和溶液；（4）④中使用热水的目的是促进TiO2+水解生成H2TiO3，分离出固体加热得到TiO2；溶液中存在平衡：TiO2++2H2O⇌H2TiO3+2H+，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成H2TiO3；（5）反应中有硫酸生成，所以可以循环利用的物质是硫酸；（6）①阳极发生失去电子的氧化反应，因此阳极是水失去电子转化为羟基自由基生，则所发生反应的电极反应式为H2O - e－ ＝ ·OH + H+。②1molO2转化为2molH2O2转移2mole-，由Fe2++H2O2=Fe3++OH-+·OH－可知，生成2mol•OH，转移2mole－，在阳极上生成2mol•OH，所以消耗1molO2，可以产生4mol•OH。