Question

【題目】金屬鈦被譽(yù)為“21世紀(jì)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(wèn)題：

(1)要提高酸浸時(shí)鈦礦石的溶解速率，請(qǐng)?zhí)峁┛尚械拇胧?/span>_________________，酸浸時(shí)主要反應(yīng)的化學(xué)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(jìn)一步提純，請(qǐng)結(jié)合下圖的綠礬溶解度曲線完成提純過(guò)程：

將副產(chǎn)品溶于稀硫酸中，加入足量的鐵粉，充分?jǐn)嚢韬�，用NaOH溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH約為5，過(guò)濾沉淀后得到FeSO4溶液，______，過(guò)濾，用冰水洗滌，低溫干燥，得到FeSO4·7H20晶體。

(3)高溫時(shí)，由TiO2轉(zhuǎn)化為TiC14的化學(xué)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(jìn)行反應(yīng)至平衡，當(dāng)改變外界條件時(shí)，TiC14(g)體積分?jǐn)?shù)φ(TiCl4)變化的趨勢(shì)如右圖所示，由圖判斷：①該反應(yīng)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(dāng)離子濃度等于或小于10-5mol·L-1時(shí)可認(rèn)為完全沉淀)，則此時(shí)溶液的pH至少為_________________。

Answer 1

【答案】 粉碎礦石，加熱反應(yīng)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(jié)晶 TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO < > 2

【解析】（1）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有溫度、反應(yīng)物的濃度、壓強(qiáng)、催化劑、反應(yīng)物的表面積等，結(jié)合化工生產(chǎn)實(shí)際，要提高酸浸時(shí)鈦礦石的溶解速率，可行的措施有：粉碎礦石，加熱反應(yīng)物等；酸浸時(shí)硫酸與鈦礦石反應(yīng)，主要反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O；（2）過(guò)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(jié)晶，過(guò)濾，少量冰水洗滌，低溫干燥；(3)高溫時(shí)，由TiO2與碳和氯氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為TiC14的化學(xué)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?jǐn)?shù)φ(TiCl4)減小，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，△H<0；②在750℃、100MPa下TiC14(g)體積分?jǐn)?shù)φ(TiCl4)比在800℃、200MPa下TiC14(g)體積分?jǐn)?shù)φ(TiCl4)大，TiC14(g)體積分?jǐn)?shù)φ(TiCl4)越大，C12的轉(zhuǎn)化率越大，則α1>α2；(4) 當(dāng)離子濃度等于或小于10-5mol·L-1時(shí)可認(rèn)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。