Question

【題目】用釩鈦磁鐵礦為原料冶煉鐵，產生一種固體廢料，主要成分如下表。

通過下列工藝流程可以實現元素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中所用的玻璃儀器___。

（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.SiO2 c.MgO d.CaO

（3）熔融溫度和鈦的提取率關系如圖，適宜溫度為500℃，理由是___。

（4）濾液①中溶質的主要成分是___。

（5）步驟②中發生反應的離子方程式是___。

（6）將步驟③中制取分子篩的化學方程式補充完整：

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

根據成分表中數據，計算100kg固體廢料，理論上應再加入Na2SiO3物質的量的計算式是n(Na2SiO3)=___mol（摩爾質量/g/mol：SiO2-60，Al2O3-102）。

Answer 1

【答案】漏斗、燒杯、玻璃棒 ab 400℃時鈦的提取率太低，600℃鈦的提取率提高不多，從節約能源降低成本的角度考慮適宜溫度為500℃。 NaAlO2、Na2SiO3、NaOH Na2TiO3+2H+= H2TiO3↓+2 Na+ 6NaAlO2 10NaOH -

【解析】

固體廢料加入稍過量的氫氧化鈉固體熔融反應，其中氧化鋁熔融為偏鋁酸鈉，二氧化硅熔融為硅酸鈉，二氧化鈦熔融為Na2TiO3，殘渣為鎂鈣化合物，共熔物溶于水過濾得到NaTiO3固體和濾液①，Na2TiO3中加入稀鹽酸過濾得到H2TiO3沉淀和濾液②，煅燒H2TiO3得到二氧化鈦和水，濾液①中主要為NaAlO2、Na2SiO3、NaOH，將溶液加入適量的硅酸鈉過濾得到濾渣，洗滌干燥得到制取的分子篩，濾液③主要是氫氧化鈉等：

（1）實驗過程中，步驟①②③都是固液分離，采用過濾；

（2）與酸反應生成鹽和水的氧化物為堿性氧化物；

（3）圖像中鈦的提取率和升溫變化情況分析判斷；

（4）濾液①主要為NaAlO2、Na2SiO3、NaOH；

（5）步驟②中發生反應是鈦酸鈉和酸反應生成鈦酸沉淀；

（6）結合反應過程得到濾液①的成分和反應產物、原子守恒分析判斷缺項物質。

固體廢料加入稍過量的氫氧化鈉固體熔融反應，其中氧化鋁熔融為偏鋁酸鈉，二氧化硅熔融為硅酸鈉，二氧化鈦熔融為Na2TiO3，殘渣為鎂鈣化合物，共熔物溶于水過濾得到NaTiO3固體和濾液①，Na2TiO3中加入稀鹽酸過濾得到H2TiO3沉淀和濾液②，煅燒H2TiO3得到二氧化鈦和水，濾液①中主要為NaAlO2、Na2SiO3、NaOH，將溶液加入適量的硅酸鈉過濾得到濾渣，洗滌干燥得到制取的分子篩，濾液③主要是氫氧化鈉等：

（1）實驗過程中固液分離，采用過濾的操作方式，過濾操作用到的玻璃儀器：漏斗、燒杯、玻璃棒；

（2）和酸反應生成鹽和水的氧化物為堿性氧化物；和堿反應生成鹽和水的氧化物為酸性氧化物：

a．TiO2和堿反應生成鹽Na2TiO3和水，為酸性氧化物；

b．SiO2和堿反應生成鹽Na2SiO3和水，為酸性氧化物；

c．MgO和酸反應生成鹽和水，為堿性氧化物；

d．CaO和酸反應生成鹽和水，為堿性氧化物；

答案選ab；

（3）由圖像中鈦的提取率和升溫變化情況分析，適宜溫度為500℃，理由是：400℃時鈦的提取率太低，600℃鈦的提取率提高不多，從節約能源降低成本的角度考慮適宜溫度為500℃；

（4）分析可知濾液①主要為NaAlO2、Na2SiO3、NaOH；

（5）步驟②中發生反應是鈦酸鈉和酸反應生成鈦酸沉淀，反應的離子方程式為：

Na2TiO3+2H+= H2TiO3↓+2 Na+；

（6）結合反應過程得到濾液①的成分NaAlO2、Na2SiO3、NaOH，結合反應產物、原子守恒分析判斷缺項物質配平得到化學方程式：6NaAlO2+6Na2SiO3 +8H2O= Na8Al6Si6O24(OH)2·2H2O+ 10NaOH，依據化學反應方程式中，化學計量數之間的關系，需要NaAlO2的物質的量與Na2SiO3的物質的量相等，100kg固體廢料NaAlO2的物質的量：n(NaAlO2)=mol，100kg固體廢料SiO2的物質的量：mol，原化合物中二氧化硅生成硅酸鈉，故100kg固體廢料，理論上應再加入Na2SiO3物質的量的計算式是：n(Na2Si03)=( - )mol。