Question

【題目】用釩鈦磁鐵為原料冶煉鐵，產(chǎn)生一種固體廢料，主要成分如下表。

物質(zhì)	TiO2	MgO	SiO2	CaO	Al2O3
質(zhì)量百分含量/%	51.00	12.52	5.39	4.00	19.34

通過下列工藝流程可以實(shí)現(xiàn)元素Ti、Al、 Si的回收利用，并得到納米二氧化鈦和分子篩。

請回答下列問題：

(1)步驟①②③中進(jìn)行分離操作的名稱是_____________________。

(2)下列固體廢料的成分中，不屬于堿性氧化物的是___________________(填字母序號)。

a.TiO2 b.MgO c.SiO2 d.CaO

(3)熔融溫度和鈦的提取率關(guān)系如下圖，適宜溫度為500℃，理由__________________。

(4)濾液①中溶質(zhì)的成分是_______________________。

(5)步驟②中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是___________________________。

(6)將步驟③中制取分子篩的化學(xué)方程式補(bǔ)充完整：_______

□____+6Na2SiO3+8H2O=Na8Al6Si6O24(OH)2·2H2O+□

根據(jù)成分表中數(shù)據(jù)，計(jì)算10kg固體廢料，理論上應(yīng)再加入Na2SiO3物質(zhì)的量的計(jì)算式是n(Na2SiO3)=______mol (摩爾質(zhì)量/g/mol：SiO2 60 Al2O3 102)。

Answer 1

【答案】 過濾 a、c 400℃鈦的提取率太低，600℃鈦的提取率提高不多，從節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本角度考慮，500℃最適宜 NaAlO2、Na2SiO3、NaOH Na2TiO3+2H+=H2TiO3+2Na+ 6NaAlO2 10NaOH

【解析】(1)根據(jù)流程圖可知，步驟①②③操作后都得到濾渣和濾液，因此操作的名稱是過濾。正確答案：過濾。

2) 堿性氧化物是指與酸反應(yīng)生成鹽和水，題中TiO2 和SiO2一般不與酸反應(yīng)，不屬于堿性氧化物；正確選項(xiàng)a、c。

(3)從圖像可以看出400℃，鈦的提取率太低，600℃鈦的提取率提高不多，從節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本角度考慮，500℃最適宜；正確答案：400℃鈦的提取率太低，600℃鈦的提取率提高不多，從節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本角度考慮，500℃最適宜。

(4)二氧化硅和氧化鋁與過量的氫氧化鈉反應(yīng)生成的產(chǎn)物分別為硅酸鈉和偏鋁酸鈉，因此濾液①中溶質(zhì)的成分是：NaAlO2、Na2SiO3、NaOH；正確答案：NaAlO2、Na2SiO3、NaOH。

(5) 步驟②是由于加入了稀鹽酸使NaTiO3轉(zhuǎn)化為H2TiO3，NaTiO3為固體，所以利用強(qiáng)酸制備弱酸規(guī)律，該反應(yīng)的離子方程式：Na2TiO3+2H+=H2TiO3+2Na+ ；正確答案：Na2TiO3+2H+=H2TiO3+2Na+。

6)根據(jù)元素守恒配平，所缺的物質(zhì)為6NaAlO2、10NaOH；根據(jù)反應(yīng)可知：上一問的方程式硅酸鈉與偏鋁酸鈉的比為1;1,根據(jù)圖表的數(shù)據(jù)，偏鋁酸鈉的物質(zhì)的量為（2×10000×19.34%）/102mol,硅酸鈉的物質(zhì)的量為（10000×5.39%）/60mol，所以需要加入的硅酸鈉的物質(zhì)的量為兩者的差值：100×([2×19.31/102]-[5.39/60])；正確答案：6NaAlO2、10NaOH；100×([2×19.31/102]-[5.39/60])。