Question

13．二氧化鈦是鈦的重要化合物，鈦白（純凈的二氧化鈦）是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的白色顏料．從鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）制取二氧化鈦，常用硫酸法（濃硫酸過(guò)量），其流程如下：
（1）鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物是TiOSO₄和FeSO₄，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O
（2）為提高“固體熔塊”水浸取時(shí)的浸出率，除了采用循環(huán)浸取、延長(zhǎng)時(shí)間外，適宜的條件還可以選擇熔塊粉碎（或連續(xù)攪拌、適當(dāng)升高溫度等）．（任寫(xiě)一個(gè)條件即可）
（3）浸取液與鐵屑反應(yīng)的所有離子方程式2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑．
（4）過(guò)濾時(shí)所需玻璃儀器為漏斗、玻璃棒和燒杯．
（5）第③步反應(yīng)化學(xué)方程式TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄．

Answer 1

分析 鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）加入濃硫酸加熱反應(yīng)得到固體熔塊，加入水水浸，得到浸取液中加入鐵屑防止亞鐵離子被氧化為鐵離子，過(guò)濾得到X晶體為為綠礬（FeSO₄•7H₂O）晶體和濾液TiOSO₄，加入水反應(yīng)生成H₂TiO₃，高溫煅燒得到二氧化鈦．
（1）鈦鐵礦主要成分FeTiO₃與濃硫酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物是TiOSO₄和FeSO₄，結(jié)合原子守恒配平書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（2）為提高“固體熔塊”水浸取時(shí)的浸出率可以連續(xù)攪拌，升高溫度，循環(huán)浸取、延長(zhǎng)時(shí)間、熔塊粉碎等；
（3）浸取液中含有鐵離子可與鐵反應(yīng)生成亞鐵離子，浸取液中含有硫酸，也可以與鐵發(fā)生反應(yīng)；
（4）根據(jù)過(guò)濾操作的原理、使用的儀器進(jìn)行分析解答；
（5）第③步反應(yīng)是TiOSO₄加入水反應(yīng)生成H₂TiO₃和硫酸的反應(yīng)．

解答 解：鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，含F(xiàn)e₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）加入濃硫酸加熱反應(yīng)得到固體熔塊，加入水水浸，得到浸取液中加入鐵屑防止亞鐵離子被氧化為鐵離子，過(guò)濾得到X晶體為為綠礬（FeSO₄•7H₂O）晶體和濾液TiOSO₄，加入水反應(yīng)生成H₂TiO₃，高溫煅燒得到二氧化鈦．
（1）鈦鐵礦主要成分FeTiO₃與濃硫酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物是TiOSO₄和FeSO₄，結(jié)合原子守恒配平書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式為：FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O，
故答案為：FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O；
（2）為提高“固體熔塊”水浸取時(shí)的浸出率，適宜的條件可以選擇，連續(xù)攪拌能加快水分子運(yùn)動(dòng)速度，升高溫度，循環(huán)浸取、延長(zhǎng)時(shí)間、熔塊粉碎等，
故答案為：熔塊粉碎（或連續(xù)攪拌、適當(dāng)升高溫度等）；
（3）浸取液中含有鐵離子可與鐵反應(yīng)生成亞鐵離子，浸取液中含有硫酸，也可以與鐵發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，
故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（4）過(guò)濾中用到的儀器有：鐵架臺(tái)、玻璃棒、燒杯、漏斗等，其中用到的三種玻璃儀器是漏斗、燒杯、玻璃棒；燒杯用來(lái)盛放液體，漏斗用于過(guò)濾，玻璃棒用來(lái)引流和攪拌，
故答案為：漏斗；玻璃棒；
（5）第③步反應(yīng)是TiOSO₄加入水反應(yīng)生成H₂TiO₃和硫酸的反應(yīng) 的化學(xué)方程式為：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄，
故答案為：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃↓+H₂SO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了硫酸法制取二氧化鈦實(shí)驗(yàn)，涉及物質(zhì)提純、分離、制備等流程分析判斷，把握物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)原理、實(shí)驗(yàn)技能為解答的關(guān)鍵，題目難度中等．