Question

【題目】利用硫酸法鈦白粉生產中的副產物（主要成分是綠礬、少量TiO2及重金屬離子）制備高品質氧化鐵紅的工藝過程如圖1：

（1）原料綠礬需要加入鐵粉進行預處理，其目的為（用離子方程式表示）．
（2）利用氨水中和反應可以促進重金屬離子水解，以便沉淀出去，如圖為pH與除雜率的關系．氣體A為（填化學式），調節pH適宜范圍為 ．
（3）操作1和操作2分別為
（4）綠礬通過脫水、鍛燒等工序轉化為氧化鐵紅．反應為：FeSO47H2O FeSO4H2O+6H2O↑：
（5）該過程中可循環使用的物質為（填化學式）．
（6）若生產1t欽白粉會產生3t含量為96.5%的綠礬原料，生產中損失5%，則高品質氧化鐵紅的產量為 t
（7）TiO2可用于制備海綿鈦：
①已知：
（i）TiO2（g）+2C12（g）═TiC14（1）+O2（g）△H=+141kJmol﹣1
（ii）TiO2（g）+C（s）+2C12（g）═TiC14（1）+CO2（g）△H=﹣218kJmol﹣1
工業上采用（ii）制備TiC14 ， 不能采用（i）的原因是 ． 02Mg在高溫下還原TiC14制備海綿欽的化學方程式 ．

Answer 1

【答案】
（1）Fe+2Fe3+=3Fe2+
（2）N2；3.2﹣4.4
（3）加熱濃縮、冷卻結晶
（4）4FeSO4?H2O+O2 2Fe2O3+4SO3↑+4H2O↑
（5）FeSO4
（6）0.791
（7）反應屬于焓增、熵減的反應，標準狀態下任何溫度都難以自發反應；TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2
【解析】解：原料綠礬中（主要成分是綠礬、少量TiO2及重金屬離子），加水溶解再用氨水調節PH值，促進重金屬離子水解，以便沉淀出去，除去雜質，過濾后得硫酸亞鐵溶液，濾液加熱濃縮、冷卻結晶，過濾得硫酸亞鐵晶體，濾液可循環利用，硫酸亞鐵晶體煅燒得氧化鐵、三氧化硫，（1）原料綠礬中亞鐵離子容易被氧化成鐵離子，需要加入鐵粉進行預處理，反應的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+ ，
所以答案是：Fe+2Fe3+=3Fe2+；（2）空氣中的氧氣能氧化硫酸亞鐵溶液中的亞鐵離子，所以要用氮氣隔絕空氣，所以氣體A為N2 ， 根據圖中pH與除雜率的關系，可知PH值為3.2﹣4.4之間除雜率最高，所以調節pH適宜范圍為，
所以答案是：N2；3.2﹣4.4；（3）從硫酸亞鐵溶液中獲得硫酸亞鐵晶體，可以用加熱濃縮、冷卻結晶方法獲得晶體，
所以答案是：加熱濃縮、冷卻結晶；（4）綠礬通過脫水、鍛燒等工序轉化為氧化鐵紅的過程中FeSO47H2O生成FeSO4H2O，FeSO4H2O再被空氣中氧化成氧化鐵，反應的化學方程式為4FeSO4H2O+O2 2Fe2O3+4SO3↑+4H2O↑，
所以答案是：4FeSO4H2O+O2 2Fe2O3+4SO3↑+4H2O↑；（5）根據流程分析可知循環的物質為 FeSO4 ，
所以答案是：FeSO4；（6）3t含量為96.5%的綠礬原料中FeSO47H2O的質量為2895kg，所以含鐵元素的質量為2895kg× ×100%=583.2kg，根據鐵元素守恒可知氧化鐵的質量為 ×583.2×（1﹣5%）kg=0.791t，
所以答案是：0.791；（7）根據反應 （i）TiO2（g）+2C12（g）═TiC14（1）+O2（g）△H=+141kJmol﹣1 ， （ii）TiO2（g）+C（s）+2C12（g）═TiC14（1）+CO2（g）△H=﹣218kJmol﹣1可知，（i）反應是吸熱、熵減反應，（ii）是放熱、熵增反應，所以采用（ii）制備TiC14 ， 不能采用（i）的原因是反應（i）屬于焓增、熵減的反應，標準狀態下任何溫度都難以自發反應，Mg在高溫下還原TiC14 ， 生成氯化鎂和鈦，反應的化學方程式為TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2 ，
所以答案是：反應屬于焓增、熵減的反應，標準狀態下任何溫度都難以自發反應；TiCl4+2Mg Ti+2MgCl2 ．