Question

10．二氧化鈦是鈦的重要化合物，鈦白（純凈的二氧化鈦）是一種折射率高、著色力和遮蓋力強(qiáng)、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，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）．
（3）浸取液與鐵屑反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；X（晶體）為綠礬（FeSO₄•7H₂O），配制、保存該溶液時(shí)需加少量鐵屑，目的是防止Fe²⁺被氧化．
（4）過濾時(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)合原子守恒配平書寫化學(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）亞鐵離子易被空氣中氧氣氧化為鐵離子，避免亞鐵離子被氧化且不引入雜質(zhì)，加入鐵屑可以防止亞鐵離子被氧化；
（4）根據(jù)過濾操作的原理、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)合原子守恒配平書寫化學(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）亞鐵離子易被空氣中氧氣氧化為鐵離子，避免亞鐵離子被氧化且不引入雜質(zhì)，加入鐵屑可以防止亞鐵離子被氧化，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；防止Fe²⁺被氧化；
（4）過濾中用到的儀器有：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；燒杯用來盛放液體，漏斗用于過濾，玻璃棒用來引流和攪拌，
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．