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工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括:酸溶FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)水解TiOSO4(aq)+2H2O(l)90℃
题目详情
工业上由钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)制备TiO2的有关反应包括:
酸溶FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)
水解TiOSO4(aq)+2H2O(l)
H2TiO3(s)+H2SO4(aq)
简要工艺流程如图:

(1)为提高钛铁矿的浸出率,请写出两条合理的措施___.
(2)酸溶后所得到的矿渣的主要成分是___.
(3)试剂A为___.钛液Ⅰ需冷却至70°C左右,若温度过高会导致产品收率降低,原因是___.
(4)从钛液Ⅰ中获得FeSO4•7H2O晶体的操作Ⅰ步骤为___、___,过滤.
(5)取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是___.这种H2TiO3用水充分洗涤,锻烧后获得的TiO2颜色发黄,发黄的杂质是___(填化学式).
(6)FeSO4•7H2O晶体可用于生产红色颜料(Fe2O3),其方法是:将556akgFeSO4•7H2O晶体(摩尔质量为278g/mol)溶于水中,加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;再向红褐色胶体中加入3336bkgFeSO4•7H2O晶体和112ckg铁粉,鼓入足量空气搅拌.反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料.若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料___kg.
酸溶FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)
水解TiOSO4(aq)+2H2O(l)
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简要工艺流程如图:

(1)为提高钛铁矿的浸出率,请写出两条合理的措施___.
(2)酸溶后所得到的矿渣的主要成分是___.
(3)试剂A为___.钛液Ⅰ需冷却至70°C左右,若温度过高会导致产品收率降低,原因是___.
(4)从钛液Ⅰ中获得FeSO4•7H2O晶体的操作Ⅰ步骤为___、___,过滤.
(5)取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是___.这种H2TiO3用水充分洗涤,锻烧后获得的TiO2颜色发黄,发黄的杂质是___(填化学式).
(6)FeSO4•7H2O晶体可用于生产红色颜料(Fe2O3),其方法是:将556akgFeSO4•7H2O晶体(摩尔质量为278g/mol)溶于水中,加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,鼓入足量空气搅拌,产生红褐色胶体;再向红褐色胶体中加入3336bkgFeSO4•7H2O晶体和112ckg铁粉,鼓入足量空气搅拌.反应完成后,有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出;过滤后,沉淀经高温灼烧得红色颜料.若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁,则理论上可生产红色颜料___kg.
▼优质解答
答案和解析
(1)为提高钛铁矿的浸出率,合理的措施可以利用搅拌、升温、增大浓度或增大接触面积等措施,
故答案为:搅拌或适当提高酸的浓度或加热或将矿石粉碎或延长浸取时间;
(2)钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)加入酸溶解,二氧化硅不溶于酸,过滤得到滤渣为二氧化硅,
故答案为:SiO2;
(3)因为矿石经硫酸溶解后得到的Fe2(SO4)3,而后面过滤得到的是FeSO4•7H2O,所以试剂A是铁粉,由于TiOSO4容易水解,若温度过高,则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3,经过滤进入FeSO4•7H2O中,导致产品TiO2产率降低,
故答案为:铁粉;由于TiOSO4容易水解,若温度过高,则会有较多的TiOSO4水解为固体H2TiO3,而经过滤进入FeSO4•7H2O中,导致TiO2产率降低;
(4)滤液中获得晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,从钛液Ⅰ中获得FeSO4•7H2O晶体的操作Ⅰ步骤为蒸发浓缩、冷却结晶,
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
(5)取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是Fe2+离子,直接水洗时Fe2+会水解得到氢氧化亚铁,氧化得到氢氧化铁,灼烧氢氧化铁分解得到氧化铁,煅烧后获得的TiO2发黄的杂质是Fe2O3,
故答案为:Fe2+;Fe2O3;
(6)依题意A与适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,FeSO4+2NaOH=Na2SO4+Fe(OH)2↓,根据开始加入A为2a×103mol,可知加入氢氧化钠为4a×103mol;后来又加入12b×103mol的A和2c×103mol的铁,由Na2SO4 、FeSO4、Fe2(SO4)3、Fe2O3等化学式的定量组成和守恒思想分别可求得以下各量:利用Na+离子守恒,n(NaOH)=2n(Na2SO4),可知Na2SO4物质的量为2a×103mol;利用SO42-离子守恒,n(FeSO4)=n(Na2SO4)+3n[Fe2(SO4)3],可知Fe2(SO4)3物质的量为(2a+12b-2a)×103mol×
=4b×103mol;利用Fe元素守恒,n(FeSO4)+n(Fe)=2 n[Fe2(SO4)3]+2n(Fe2O3),可知n(Fe2O3)=(2a+12b+2c-4b×2)×103mol×
=(a+2b+c)×103mol,计算得m(Fe2O3)=(160a+320b+160c)kg,
故答案为:160a+320b+160c.
故答案为:搅拌或适当提高酸的浓度或加热或将矿石粉碎或延长浸取时间;
(2)钛铁矿(FeTiO3)(含Fe2O3、SiO2等杂质)加入酸溶解,二氧化硅不溶于酸,过滤得到滤渣为二氧化硅,
故答案为:SiO2;
(3)因为矿石经硫酸溶解后得到的Fe2(SO4)3,而后面过滤得到的是FeSO4•7H2O,所以试剂A是铁粉,由于TiOSO4容易水解,若温度过高,则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3,经过滤进入FeSO4•7H2O中,导致产品TiO2产率降低,
故答案为:铁粉;由于TiOSO4容易水解,若温度过高,则会有较多的TiOSO4水解为固体H2TiO3,而经过滤进入FeSO4•7H2O中,导致TiO2产率降低;
(4)滤液中获得晶体的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,从钛液Ⅰ中获得FeSO4•7H2O晶体的操作Ⅰ步骤为蒸发浓缩、冷却结晶,
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
(5)取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是Fe2+离子,直接水洗时Fe2+会水解得到氢氧化亚铁,氧化得到氢氧化铁,灼烧氢氧化铁分解得到氧化铁,煅烧后获得的TiO2发黄的杂质是Fe2O3,
故答案为:Fe2+;Fe2O3;
(6)依题意A与适量氢氧化钠溶液恰好完全反应,FeSO4+2NaOH=Na2SO4+Fe(OH)2↓,根据开始加入A为2a×103mol,可知加入氢氧化钠为4a×103mol;后来又加入12b×103mol的A和2c×103mol的铁,由Na2SO4 、FeSO4、Fe2(SO4)3、Fe2O3等化学式的定量组成和守恒思想分别可求得以下各量:利用Na+离子守恒,n(NaOH)=2n(Na2SO4),可知Na2SO4物质的量为2a×103mol;利用SO42-离子守恒,n(FeSO4)=n(Na2SO4)+3n[Fe2(SO4)3],可知Fe2(SO4)3物质的量为(2a+12b-2a)×103mol×
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故答案为:160a+320b+160c.
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