Question

用钒钛磁铁矿为原料冶炼铁，产生一种固体废料，主要成分如下表。

通过下列工艺流程可以实现元素Ti、Al、Si的回收利用，并得到纳米二氧化钛和分子筛。

请回答下列问题：

（1）步骤①②③中所用的玻璃仪器___。

（2）下列固体废料的成分中，不属于碱性氧化物的是___（填字母序号）。

a.TiO₂    b.SiO₂    c.MgO    d.CaO

（3）熔融温度和钛的提取率关系如图，适宜温度为500℃，理由是___。

（4）滤液①中溶质的主要成分是___。

（5）步骤②中发生反应的离子方程式是___。

（6）将步骤③中制取分子筛的化学方程式补充完整：

___+6Na₂SiO₃+8H₂O=Na₈Al₆Si₆O₂₄(OH)₂·2H₂O+___

根据成分表中数据，计算100kg固体废料，理论上应再加入Na₂SiO₃物质的量的计算式是n(Na₂SiO₃)=___mol（摩尔质量/g/mol：SiO₂-60，Al₂O₃-102）。

Answer

漏斗、烧杯、玻璃棒 ab 400℃时钛的提取率太低，600℃钛的提取率提高不多，从节约能源降低成本的角度考虑适宜温度为500℃。 NaAlO2、Na2SiO3、NaOH Na2TiO3+2H+= H2TiO3↓+2 Na+ 6NaAlO2 10NaOH -

【解析】

固体废料加入稍过量的氢氧化钠固体熔融反应，其中氧化铝熔融为偏铝酸钠，二氧化硅熔融为硅酸钠，二氧化钛熔融为Na2TiO3，残渣为镁钙化合物，共熔物溶于水过滤得到NaTiO3固体和滤液①，Na2TiO3中加入稀盐酸过滤得到H2TiO3沉淀和滤液②，煅烧H2TiO3得到二氧化钛和水，滤液①中主要为NaAlO2、Na2SiO3、NaOH，将溶液加入适量的硅酸钠过滤得到滤渣，洗涤干燥得到制取的分子筛，滤液③主要是氢氧化钠等：

（1）实验过程中，步骤①②③都是固液分离，采用过滤；

（2）与酸反应生成盐和水的氧化物为碱性氧化物；

（3）图像中钛的提取率和升温变化情况分析判断；

（4）滤液①主要为NaAlO2、Na2SiO3、NaOH；

（5）步骤②中发生反应是钛酸钠和酸反应生成钛酸沉淀；

（6）结合反应过程得到滤液①的成分和反应产物、原子守恒分析判断缺项物质。

固体废料加入稍过量的氢氧化钠固体熔融反应，其中氧化铝熔融为偏铝酸钠，二氧化硅熔融为硅酸钠，二氧化钛熔融为Na2TiO3，残渣为镁钙化合物，共熔物溶于水过滤得到NaTiO3固体和滤液①，Na2TiO3中加入稀盐酸过滤得到H2TiO3沉淀和滤液②，煅烧H2TiO3得到二氧化钛和水，滤液①中主要为NaAlO2、Na2SiO3、NaOH，将溶液加入适量的硅酸钠过滤得到滤渣，洗涤干燥得到制取的分子筛，滤液③主要是氢氧化钠等：

（1）实验过程中固液分离，采用过滤的操作方式，过滤操作用到的玻璃仪器：漏斗、烧杯、玻璃棒；

（2）和酸反应生成盐和水的氧化物为碱性氧化物；和碱反应生成盐和水的氧化物为酸性氧化物：

a．TiO2和碱反应生成盐Na2TiO3和水，为酸性氧化物；

b．SiO2和碱反应生成盐Na2SiO3和水，为酸性氧化物；

c．MgO和酸反应生成盐和水，为碱性氧化物；

d．CaO和酸反应生成盐和水，为碱性氧化物；

答案选ab；

（3）由图像中钛的提取率和升温变化情况分析，适宜温度为500℃，理由是：400℃时钛的提取率太低，600℃钛的提取率提高不多，从节约能源降低成本的角度考虑适宜温度为500℃；

（4）分析可知滤液①主要为NaAlO2、Na2SiO3、NaOH；

（5）步骤②中发生反应是钛酸钠和酸反应生成钛酸沉淀，反应的离子方程式为：

Na2TiO3+2H+= H2TiO3↓+2 Na+；

（6）结合反应过程得到滤液①的成分NaAlO2、Na2SiO3、NaOH，结合反应产物、原子守恒分析判断缺项物质配平得到化学方程式：6NaAlO2+6Na2SiO3 +8H2O= Na8Al6Si6O24(OH)2·2H2O+ 10NaOH，依据化学反应方程式中，化学计量数之间的关系，需要NaAlO2的物质的量与Na2SiO3的物质的量相等，100kg固体废料NaAlO2的物质的量：n(NaAlO2)=mol，100kg固体废料SiO2的物质的量：mol，原化合物中二氧化硅生成硅酸钠，故100kg固体废料，理论上应再加入Na2SiO3物质的量的计算式是：n(Na2Si03)=( - )mol。