Question

【題目】金屬鈦(Ti)因硬度大、熔點(diǎn)高、常溫時耐酸堿腐蝕而被廣泛應(yīng)用。以鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3，鈦酸亞鐵)為主要原料冶煉金屬鈦的工藝流程如圖所示：

請回答下列問題：

（1）鈦鐵礦在酸浸前需進(jìn)行粉碎處理，原因是 。

（2）鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4，反應(yīng)中無氣體生成。副產(chǎn)品甲是 。

（3）上述生產(chǎn)流程中加入物質(zhì)A的目的是防止Fe2+被氧化，物質(zhì)A是 。

（4）在溶液Ⅱ中加水并加熱的目的是 。

（5）上述冶煉金屬鈦的過程中，可回收利用的物質(zhì)是 。

（6）上述流程制得的金屬鈦中混有少量雜質(zhì)，可加入 溶解除去。

（7）若鈦鐵礦中鈦的含量為a%，整個流程鈦的損耗率為b%，欲制造1 t金屬鈦，需要鈦鐵礦的質(zhì)量為_____________t(用含a、b的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】（1）增大反應(yīng)物接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更充分

（2）FeSO4·7H2O(或FeSO4)

（3）鐵屑

（4）使TiOSO4水解為鈦酸

（5）鐵屑、硫酸

（6）鹽酸(其他合理答案均可)

（7）

【解析】（1）與產(chǎn)量、產(chǎn)率有關(guān)，粉碎處理可使反應(yīng)更充分。

（2）據(jù)元素守恒可推出副產(chǎn)品甲，另外，題干信息也暗示了鈦鐵礦與濃硫酸的反應(yīng)為FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2O。

（3）涉及產(chǎn)品純度，使用鐵屑不會引入新雜質(zhì)。

（4）根據(jù)流程(加水、加熱)、產(chǎn)物可知，TiOSO4發(fā)生水解反應(yīng)。

（5）涉及“綠色化學(xué)”，從流程圖可以看出：加鐵屑之后沉降分離回收鐵，溶液Ⅱ經(jīng)加水、加熱、過濾回收硫酸。

（6）據(jù)流程分析，雜質(zhì)只能是鎂和氯化鎂，二者均可溶于鹽酸，由題頭暗藏的重要信息“常溫時耐酸堿腐蝕”可知，鈦不溶于鹽酸。

（7）設(shè)需要鈦鐵礦x t，根據(jù)鈦元素守恒：x×a%×(1b%)=1，解得x=。