Question

【題目】鈦白粉(TiO2)廣泛應(yīng)用于涂料、化妝品、食品以及醫(yī)藥等行業(yè)。利用黑鈦礦石[主要成分為(Mg0.5Fe0.5)Ti2O5，含有少量Al2Ca(SiO4)2]制備TiO2，工藝流程如下。已知： TiOSO4易溶于水，在熱水中易水解生成H2TiO3，回答下列問題：

（1）(Mg0.5Fe0.5)Ti2O5中鈦元素的化合價(jià)為_________，實(shí)驗(yàn)“焙燒”所需的容器名稱是_________，“濾渣”的主要成分是__________________(填化學(xué)式）。

（2）制取H2TiO3的化學(xué)方程式為__________________。

（3）礦石粒度對(duì)TiO2的提取率影響如圖，原因是____________。

（4）相關(guān)的金屬難溶化合物在不同pH下的溶解度(s，mol·L－1)如圖所示，步驟④應(yīng)該控制的pH范圍是_________(填標(biāo)號(hào))

A.1~2 B.2~3 C.5~6 D.10~11

（5）常用硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2]滴定法測定鈦白粉的純度，其步驟為：用足量酸溶解ag二氧化鈦樣品，用鋁粉做還原劑，過濾、洗滌，將濾液定容為100mL，取20.00mL，以NH4SCN作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)硫酸鐵銨溶液滴定至終點(diǎn)，反應(yīng)原理為： Ti3++Fe3+=Ti4++Fe2+

①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為_____________。

②滴定終點(diǎn)時(shí)消耗bmol· L－1 NH4Fe(SO4)2溶液VmL，則TiO2純度為_________。 (寫表達(dá)式)

Answer 1

【答案】+4 坩堝 CaSO4 CaSiO3 TiOSO4＋2H2OH2TiO3↓＋H2SO4 礦石粒度越小，反應(yīng)接觸面積越大，反應(yīng)速率越快 B 當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏瘟蛩徼F銨時(shí)，溶液變成血紅色，且30s內(nèi)不變回原色

【解析】

（1）根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和等于0解答；

灼燒固體用坩堝；

根據(jù)黑鈦礦石[主要成分為(Mg0.5Fe0.5)Ti2O5，含有少量Al2Ca(SiO4)2]加入NH4HSO4焙燒后，發(fā)生的反應(yīng)解題；

（2）由TiOSO4水解制備；

（3）由影響反應(yīng)的速率、轉(zhuǎn)化率的因素分析；

（4）由圖讀出：金屬難溶化合物在不同pH下的溶解度(s，mol·L－1)，步驟④應(yīng)該控制的pH范圍是鈦酸沉淀，而氫氧化鋁不沉淀；

（5）①鐵離子過量時(shí)，反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)；

②由TiO2～Fe3＋關(guān)系式求解；

（1）設(shè)Ti的化合價(jià)為+x，(Mg0.5Fe0.5)Ti2O5化合價(jià)代數(shù)和等于0，（2×0.5+2×0.5）+2x-2×5=0，x=4；

灼燒固體用坩堝；黑鈦礦石[主要成分為(Mg0.5Fe0.5)Ti2O5，含有少量Al2Ca(SiO4)2]加入NH4HSO4焙燒后，加水過濾，沉淀中含有CaSO4 和CaSiO3；

（2）由TiOSO4水解制備H2TiO3，反應(yīng)方程式為：TiOSO4＋2H2OH2TiO3↓＋H2SO4；

（3）由圖中變量結(jié)合影響反應(yīng)的速率、轉(zhuǎn)化率的因素，礦石粒度對(duì)TiO2的提取率影響，原因是礦石粒度越小，反應(yīng)接觸面積越大，反應(yīng)速率越快；

（4）由圖讀出：金屬難溶化合物在不同pH下的溶解度(s，mol·L－1)，步驟④應(yīng)該控制的pH范圍是：鈦酸沉淀pH大于2，而氫氧化鋁不沉淀，pH小于3，故選B；

（5）①鐵離子過量時(shí)，反應(yīng)結(jié)束，故終點(diǎn)現(xiàn)象為：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏瘟蛩徼F銨時(shí)，溶液變成血紅色，且30s內(nèi)不變回原色；

②由TiO2～Fe3＋關(guān)系式，n(TiO2)=n(Fe3＋)=bmol· L－1×V×10-3L×100mL/20mL=5bV×10-3mol，TiO2純度為5bV×10-3mol×80g·mol－1/a×100%=。