硫酸銨焙燒浸出液水解制備偏鈦酸[TiO（OH）₂]可回收鈦。
已知：i.一定條件下，Ti⁴⁺水解方程式：Ti⁴⁺+3H₂O?TiO（OH）₂+4H⁺
ii.一定溫度下：K_sp[Fe（OH）₂]=4.9×10^-17；K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39
Ⅰ.水解制備偏鈦酸：浸出液中含Fe³⁺、Ti⁴⁺等，先向其中加入還原鐵粉，然后控制水解條件實現Ti⁴⁺水解制備偏鈦酸。
（1）用化學用語表示（NH₄）₂SO₄溶液呈酸性的原因

NH

+

4

+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺

NH

+

4

+H₂O?NH₃?H₂O+H⁺

。
（2）浸出液（pH=2）時：①Fe²⁺轉化為Fe（OH）₂沉淀需要的濃度為

4.9×10⁷

4.9×10⁷

mol?L^-1；Fe³⁺轉化為Fe（OH）₃沉淀需要的濃度為

2.6×10^-3

2.6×10^-3

mol?L^-1。
②若雜質離子沉淀會降低鈦水解率。從定量角度解釋加入還原鐵粉的目的

加鐵粉將Fe³⁺還原為Fe²⁺，防?Fe³⁺優先發生水解生成氫氧化鐵沉淀，阻礙Ti⁴⁺的水解反應，導致鈦水解率下降

加鐵粉將Fe³⁺還原為Fe²⁺，防?Fe³⁺優先發生水解生成氫氧化鐵沉淀，阻礙Ti⁴⁺的水解反應，導致鈦水解率下降

。
（3）一定條件下，還原鐵粉添加比對鈦水解率的影響如圖1所示。當還原鐵粉添加比大于1時，鈦水解率急劇下降，解釋其原因

還原鐵粉添加比過大時，過量的還原鐵粉將浸出液中的Ti（IV）還原為Ti（III），從而造成鈦水解率降低

還原鐵粉添加比過大時，過量的還原鐵粉將浸出液中的Ti（IV）還原為Ti（III），從而造成鈦水解率降低

。

已知：還原鐵粉添加比=

n

鐵粉

n

理論

；n_鐵粉為還原鐵粉添加量，n_理論為浸出液中Fe³⁺全部還原為Fe²⁺所需的還原鐵粉理論量。
（4）一定條件下，溫度對鈦水解率的影響如圖2所示。結合化學平衡移動原理解釋鈦水解率隨溫度升高而增大的原因

浸出液存在Ti⁴⁺水解平衡：Ti⁴⁺+3H₂O?TiO（OH）₂+4H⁺，鹽的水解反應是吸熱反應，在其它條件不變時，升高溫度，鹽水解程度增大，導致鈦水解率增大

浸出液存在Ti⁴⁺水解平衡：Ti⁴⁺+3H₂O?TiO（OH）₂+4H⁺，鹽的水解反應是吸熱反應，在其它條件不變時，升高溫度，鹽水解程度增大，導致鈦水解率增大

。
Ⅱ.電解制備鈦：偏鈦酸煅燒得到二氧化鈦（TiO₂），運用電化學原理在無水CaCl₂熔鹽電解質中電解TiO₂得到海綿鈦，裝置如圖3所示。
（5）電極X連接電源

正

正

（填“正”或“負”）極；寫出電極Y上發生的電極反應式

TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-

TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-

。