Question

钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO₃）制备Ti等产品的一种工艺流程示意图如下：

已知：① TiO^2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中。 ②常温下，难溶电解质溶解度与pH关系图。

③25 ℃时TiO(OH)₂溶度积K_sp=1×10^-29

回答下列问题：

（1）写出钛铁矿酸浸时，反应的离子方程式                                 。

（2）操作Ⅱ包含的具体操作方法有                                         。

（3）向“富含TiO^2＋溶液”中加入Na₂CO₃粉末的作用是                        ， TiO^2＋水解的离子方程式为                                ，当溶液pH=       时，TiO(OH)₂已沉淀完全。

（4）加入铁屑将Fe³⁺转化为Fe²⁺的原因是                                  。

Answer

（1）FeTiO3＋4H+ = TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O

（2）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤

（3）调节溶液pH，促进TiO2＋水解   TiO2＋＋2H2O TiO(OH)2＋2H+    2

（4）避免使Fe3+和TiO2＋共沉淀。

【解析】

试题分析：（1）钛铁矿酸浸时，发生反应的化学方程式为FeTiO3＋2H2SO4= TiOSO4＋FeSO4＋2H2O，其相应的离子方程式FeTiO3＋4H+ = TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O。（2）向含有TiO2＋、Fe2＋、Fe3＋等的酸性溶液中加入适量的Fe粉，发生反应：2Fe3＋+Fe=3Fe2＋.然后将溶液蒸发浓缩、冷却结晶就会产生FeSO4·7H2O.然后将晶体过滤出来。就得到了绿矾。旅游热中含有大量的TiO2＋离子，向该溶液中加入Na2CO3粉末，调整溶液的酸碱性，促进TiO2＋水解，发生反应TiO2＋＋2H2O TiO(OH)2＋2H+。由图像可知当溶液的PH=2时TiO(OH)2已沉淀完全。（4）若不加入Fe粉，就会同时产生TiO(OH)2和Fe(OH)3.导致制取的物质纯度不高。所以加入铁屑将Fe3+转化为Fe2+避免使Fe3+和TiO2＋共沉淀。

考点：考查由钛铁矿制备Ti等过程中的除杂、净化、离子方程式的书写、盐的水解等化学反应原理的知识。