Question

【題目】鈦化合物常見價態(tài)有+2和+4。鈦白粉（TiO2，兩性氧化物）用途廣泛。工業(yè)上由高鈦渣（主要成分為Ti3O5，還含有TiO2、Fe2O3等）制取鈦白粉的主要工藝過程如下：

（1）寫出堿熔步驟所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式____________、____________。

（2）實驗測定EDTA加入量（EDTA和Fe3+的物質(zhì)的量之比）對 Ti4+和Fe3+溶出率的影響如圖所示。由圖可知，EDTA的加入量為____________時除鐵效率最佳，理由是____________。

（3）在實驗室模擬除鐵凈化后的實驗步驟：①向鈦原料中加入稀硫酸生成偏鈦酸（H2TiO3)沉淀，反應(yīng)結(jié)束后過濾；②洗滌；③……；④在650℃下高溫焙燒得到較純的鈦白粉固體。步驟③的實驗?zāi)康氖?/span>____________，需要用到的試劑有____________。

（4）測定鈦白粉純度:稱取試樣0.200g在CO2氣氛下用金屬鋁將鈦（IV）還原成鈦（Ⅲ），還原后的溶液以NH4SCN為指示劑，用0.08mol/L的 NH4Fe(SO4)2標準液滴定，滴定終點時消耗標準液29.20mL，鈦白粉的純度為____________。（保留三位有效數(shù)字）

（5）最新研究發(fā)現(xiàn)也可以用圖示裝置由TiO2獲得金屬鈦。裝置中陽極的電極反應(yīng)方程式為____________，在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量____________（填寫“增大”、“減小”或者“不變”）。

Answer 1

【答案】 TiO2+2NaOH Na2TiO3+H2O 2Ti3O5+12NaOH+O26Na2TiO3+6H2O 5 Fe3+溶出率高，Ti4+溶出率低，節(jié)約成本。 檢驗沉淀是否洗滌干凈 BaCl2溶液 93.4% C+2O2--4e-=CO2↑ 不變

【解析】（1）TiO2為兩性氧化物，則堿熔步驟所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiO2+2NaOH Na2TiO3+H2O。Ti3O5中Ti元素化合價不是最高價，在反應(yīng)過程中被氧氣氧化，因此另一個方程式為2Ti3O5+12NaOH+O26Na2TiO3+6H2O。（2）根據(jù)圖像可知EDTA的加入量為5時Fe3+溶出率高，Ti4+溶出率低，有利于節(jié)約成本。（3）沉淀表面有吸附的硫酸根離子，所以洗滌后需要檢驗沉淀是否洗滌干凈，則步驟③的實驗?zāi)康氖菣z驗沉淀是否洗滌干凈，需要用到的試劑有BaCl2溶液。（4）消耗NH4Fe(SO4)2的物質(zhì)的量是0.002336mol，根據(jù)原子守恒可知鈦（Ⅲ）的物質(zhì)的量也是0.002336mol，因此鈦白粉的純度為×100%＝93.4%。（5） 最新研究發(fā)現(xiàn)也可以用圖示裝置由TiO2獲得金屬鈦。

根據(jù)裝置圖可知陽極是碳發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)方程式為C+2O2--4e-=CO2↑，陰極是二氧化鈦得到電子，總反應(yīng)式為C+TiO2=Ti+CO2↑，所以在制備金屬鈦前后，整套裝置中CaO的總量不變。