Question

【題目】金屬鈦被譽為“21世紀金屬”。工業(yè)上用鈦礦石(FeTiO3，含少量FeO、A12O3、SiO2等雜質(zhì))制得海綿鈦的流程如下。

回答下列問題：

(1)要提高酸浸時鈦礦石的溶解速率，請?zhí)峁┛尚械拇胧?/span>_________________，酸浸時主要反應的化學方程式為________________________________。

(2)副產(chǎn)品中含有雜質(zhì)[Al2(SO4)3]。要將副產(chǎn)品進一步提純，請結合下圖的綠礬溶解度曲線完成提純過程：

將副產(chǎn)品溶于稀硫酸中，加入足量的鐵粉，充分攪拌后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)反應液的pH約為5，過濾沉淀后得到FeSO4溶液，______，過濾，用冰水洗滌，低溫干燥，得到FeSO4·7H20晶體。

(3)高溫時，由TiO2轉(zhuǎn)化為TiC14的化學方程式為________________。在一定條件下，將足量TiO2(s)和固體炭放入密閉容器中，再通入C12進行反應至平衡，當改變外界條件時，TiC14(g)體積分數(shù)φ(TiCl4)變化的趨勢如右圖所示，由圖判斷：①該反應的△H____0(填“>”或“<”)。

②在750℃、100MPa和800℃、200MPa下C12的轉(zhuǎn)化率分別為α1、α2，則α1______α2 (填“>”“<”或“=”)。

(4)常溫下，H2TiO3的沉淀溶解平衡為H2TiO3(s)TiO2+(aq)+2OH-(aq)，其溶度積常數(shù)Ksp=1.0×10-29mol3·L-3。若在TiOSO4溶液中加入NaOH溶液調(diào)pH使TiO2+完全沉淀(當離子濃度等于或小于10-5mol·L-1時可認為完全沉淀)，則此時溶液的pH至少為_________________。

Answer 1

【答案】 粉碎礦石，加熱反應物 2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O 加熱濃縮得到60℃飽和溶液，冷卻至室溫（或0℃）結晶 TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO < > 2

【解析】（1）影響化學反應速率的因素有溫度、反應物的濃度、壓強、催化劑、反應物的表面積等，結合化工生產(chǎn)實際，要提高酸浸時鈦礦石的溶解速率，可行的措施有：粉碎礦石，加熱反應物等；酸浸時硫酸與鈦礦石反應，主要反應的化學方程式為：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O；（2）過濾沉淀后得到FeSO4溶液，加熱濃縮得到60 ℃飽和溶液，冷卻至0 ℃結晶，過濾，少量冰水洗滌，低溫干燥；(3)高溫時，由TiO2與碳和氯氣反應轉(zhuǎn)化為TiC14的化學方程式為：TiO2+2Cl2+2C iCl4+2CO；①由圖可知，隨著溫度的升高，TiC14(g)體積分數(shù)φ(TiCl4)減小，則平衡向逆反應方向移動，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，△H<0；②在750℃、100MPa下TiC14(g)體積分數(shù)φ(TiCl4)比在800℃、200MPa下TiC14(g)體積分數(shù)φ(TiCl4)大，TiC14(g)體積分數(shù)φ(TiCl4)越大，C12的轉(zhuǎn)化率越大，則α1>α2；(4) 當離子濃度等于或小于10-5mol·L-1時可認為完全沉淀，H2TiO3的沉淀溶解平衡為H2TiO3(s)TiO2+(aq)+2OH-(aq)，根據(jù)Ksp=c(TiO2+)c2(OH-)=10-5mol·L-1×c2(OH-)=1.0×10-29mol3·L-3可得：c2(OH-)=1.0×10-24mol2·L-2, c(OH-)=1.0×10-12mol·L-1,則溶液的PH到少為2。