Question

鈦合金是航天航空工業的重要材料。由鈦鐵礦（主要成分為鈦酸亞鐵，化學式為FeTiO₃）制備Ti等產品的一種工藝流程示意圖如下：

已知：① TiO^2＋易水解，只能存在于強酸性溶液中。 ②常溫下，難溶電解質溶解度與pH關系圖。
③25 ℃時TiO(OH)₂溶度積K_sp=1×10^-29

回答下列問題：
（1）寫出鈦鐵礦酸浸時，反應的離子方程式                                。
（2）操作Ⅱ包含的具體操作方法有                                        。
（3）向“富含TiO^2＋溶液”中加入Na₂CO₃粉末的作用是                       ， TiO^2＋水解的離子方程式為                               ，當溶液pH=       時，TiO(OH)₂已沉淀完全。
（4）加入鐵屑將Fe³⁺轉化為Fe²⁺的原因是                                 。

Answer 1

（1）FeTiO₃＋4H⁺ = TiO^2＋＋Fe^2＋＋2H₂O
（2）蒸發濃縮，冷卻結晶，過濾
（3）調節溶液pH，促進TiO^2＋水解   TiO^2＋＋2H₂O TiO(OH)₂＋2H⁺   2
（4）避免使Fe³⁺和TiO^2＋共沉淀。

解析試題分析：（1）鈦鐵礦酸浸時，發生反應的化學方程式為FeTiO₃＋2H₂SO₄= TiOSO₄＋FeSO₄＋2H₂O，其相應的離子方程式FeTiO₃＋4H⁺ = TiO^2＋＋Fe^2＋＋2H₂O。（2）向含有TiO^2＋、Fe^2＋、Fe^3＋等的酸性溶液中加入適量的Fe粉，發生反應：2Fe^3＋+Fe=3Fe^2＋.然后將溶液蒸發濃縮、冷卻結晶就會產生FeSO₄·7H₂O.然后將晶體過濾出來。就得到了綠礬。旅游熱中含有大量的TiO^2＋離子，向該溶液中加入Na₂CO₃粉末，調整溶液的酸堿性，促進TiO^2＋水解，發生反應TiO^2＋＋2H₂O TiO(OH)₂＋2H⁺。由圖像可知當溶液的PH=2時TiO(OH)₂已沉淀完全。（4）若不加入Fe粉，就會同時產生TiO(OH)₂和Fe(OH)₃.導致制取的物質純度不高。所以加入鐵屑將Fe³⁺轉化為Fe²⁺避免使Fe³⁺和TiO^2＋共沉淀。
考點：考查由鈦鐵礦制備Ti等過程中的除雜、凈化、離子方程式的書寫、鹽的水解等化學反應原理的知識。