钛及钛合金在航空航天领域具有重要的应用价值。钛铁矿的主要成分为钛*亚铁(FeTiO3),另含有少量SiO2、F...
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钛及钛合金在航空航天领域具有重要的应用价值。钛铁矿的主要成分为钛*亚铁(FeTiO3),另含有少量SiO2、Fe2O3等杂质。以钛铁矿为原料制备钛的工艺流程如图所示。
(1)为提高钛铁矿*浸时的浸出率,除了采用循环浸取、延长时间、熔块粉碎外,还可以采用________(写一种方法)。
(2)硫*质量分数对钛、铁浸出率的影响如图所示,据此判断,*浸时所加硫*的质量分数应为________。钛铁矿的主要成分与浓硫*反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4,该反应的化学方程式为______________________________。
(3)查阅资料可知:TiO2+与Fe3+水解转化为沉淀的pH接近;反应①Fe3++H2Y2-FeY-+2H+,K=1024.3;反应②TiO2++H2Y2-TiOY2-+2H+,K=1017.3。含钛铁溶液经EDTA(H2Y2-)处理后再调节pH,TiO2+水解生成偏钛*[TiO(OH)2]沉淀,则TiO2+水解的离子方程式为______________________;Fe3+未转化为沉淀的原因是__________________________。
(4)将滤液2经________、冷却结晶、过滤一系列*作还可获得副产品绿*(FeSO4·7H2O)。滤液2经处理后,还可返回流程中使用的物质是________。
(5)利用如图所示装置在一定条件下由TiO2制取金属钛的化学方程式为______________________________________。阳极的电极反应式为___________。
【回答】
* (1)连续搅拌(或适当升高温度等) (2)80%~85% FeTiO3+2H2SO4===TiOSO4+FeSO4+2H2O (3)TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+ 反应①的K远大于反应②,Fe3+主要转化为FeY-
(4)蒸发浓缩 H2SO4 (5)2Ca+TiO2===2CaO+Ti C+2O2--4e-===CO2↑
解析 (1)不断搅拌、适当升高温度等均可提高钛铁矿*浸时的浸出率。
(2)由题图知,硫*质量分数在80%~85%时,钛、铁浸出率均较高。根据反应物、产物分析,该反应是非氧化还原反应,根据原子守恒即可写出反应的化学方程式。
(3)TiO2+水解时生成TiO(OH)2和H+,故TiO2+水解的离子方程式为:TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+;由题知,反应①的K远大于反应②,用EDTA处理后再调节pH,Fe3+主要转化为FeY-,而不转化为沉淀。
(4)从滤液到晶体,需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤一系列*作;结合题图知,可返回流程中使用的物质是H2SO4。
(5)由题图知,*极上Ca2+得电子生成Ca,然后Ca与TiO2反应置换出金属Ti,化学方程式为:2Ca+TiO2===2CaO+Ti;阳极上碳单质失电子发生氧化反应,其电极反应式为:C+2O2--4e-===CO2↑。
知识点:电化学 胶体
题型:综合题
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