Question

（2014•河南二模）金属钛素有“太空金属”、“未来金属”等美誉．工业上，以钛铁矿为原料制备二氧化钛并得到副产品FeSO

Answer 1

解题思路：流程第①步加酸溶解生成TiO²⁺和Fe²⁺，第②步加铁粉还原Fe³⁺，过滤除去滤渣，第③步冷却结晶，过滤得到FeSO₄•7H₂O和含有TiO²⁺的溶液；第④步调节PH，使TiO²⁺水解生成Ti（OH）₄，过滤得到Ti（OH）₄；第⑤步Ti（OH）₄受热分解生成化生成TiO₂．

（1）FeTiO₃与H₂SO₄反应生成FeSO₄、TiOSO₄和H₂O；

（2）步骤③中，利用绿矾与TiOSO₄的溶解性的差异实现混合物的分离；

（3）步骤②、③、④中均为分离固液混合物的操作；灼烧固体在坩埚中进行；

（4）升高温度促进水解平衡正移；

（5）生产过程中的废液含有Fe²⁺，与MnO₂发生氧化还原反应；

（6）依据滴定实验的反应终点时发生的反应进行计算，依据铁元素守恒，结合滴定过程的反应离子方程式计算得到．

流程分析：第①步加酸溶解生成TiO²⁺和Fe²⁺，第②步加铁粉还原Fe³⁺，过滤除去滤渣，第③步冷却结晶，过滤得到FeSO₄•7H₂O和含有TiO²⁺的溶液；第④步调节PH，使TiO²⁺水解生成Ti（OH）₄，过滤得到Ti（OH）₄；第⑤步Ti（OH）₄受热分解生成化生成TiO₂．

（1）FeTiO₃与H₂SO₄反应生成FeSO₄、TiOSO₄和H₂O，则其化学反应方程式为：FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O；亚铁离子易被氧化，则加入铁粉的主要目的是将Fe³⁺转化为Fe²⁺并防止Fe²⁺被氧化；

故答案为：FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O；将Fe³⁺转化为Fe²⁺并防止Fe²⁺被氧化；

（2）步骤③中，利用绿矾与TiOSO₄的溶解性的差异实现混合物的分离，把混合物的溶液冷却结晶得到绿矾固体，故答案为：b；

（3）步骤②、③、④中均为分离固液混合物的操作，则操作为过滤；灼烧固体一般在坩埚中进行，故答案为：过滤；坩埚；

（4）TiO²⁺在一定条件下会发生水解生成Ti（OH）₄和氢离子，溶液中存在平衡：TiO²⁺+3H₂O

Ti（OH）₄+2H⁺，升高温度促进水解平衡正移，生成Ti（OH）₄；

故答案为：溶液中存在平衡：TiO²⁺+3H₂O

Ti（OH）₄+2H⁺，当加入热水稀释、升温后，平衡正向移动，生成Ti（OH）₄；

（5）生产过程中的废液含有Fe²⁺，与MnO₂发生氧化还原反应生成硫酸锰，其反应的离子方程式为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺═Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，

故答案为：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺═Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；

（6）5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O

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n（Fe²⁺） 0.01mol/L×0.019L

计算得到：n（Fe²⁺）=0.00095mol；

则250mL溶液中含Fe²⁺为0.00095mol×[250/25]=0.0095mol；

FeSO₄•7H₂O物质的量为0.0095mol，其质量为0.0095mol×278g/mol=2.641g

绿矾的质量分数=[2.641g/2.85g]=0.93，

故答案为：0.93．

点评：

本题考点： 物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用；探究物质的组成或测量物质的含量．

考点点评： 本题考查了物质制备流程分析判断，实验基本操作，离子方程式的书写，数据计算等，题目涉及的知识点较多，综合性强，考查学生对所学知识的综合应用能力，题目难度中等．