赤泥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?程式：Ti4++3H2O?TiO（OH）2+4H+
ii.一定溫度下：Ksp[Fe（OH）2]=4.9×10-17；Ksp[Fe（OH）3]=2.6×10-39
Ⅰ．赤泥與硫酸銨混合制取浸出液。
（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+。
Ⅱ．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。
（2）浸出液（pH=2）中含有大量Ti4+，若雜質離子沉淀會降低鈦水解率。從定量?度解釋加入還原鐵粉的目的 pH=2時，Fe2+轉化為Fe（OH）2沉淀需要的濃度為4.9×107mol/L；Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀需要的濃度為2.6×10-3mol/L，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pH=2時，Fe2+轉化為Fe（OH）2沉淀需要的濃度為4.9×107mol/L；Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀需要的濃度為2.6×10-3mol/L，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。
備注：還原鐵粉添加比=n（鐵）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。
Ⅲ．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，裝置如圖所示。
（5）電極X連接電源 正正（填“正”或“負”）極。
（6）寫出電極Y上發生的電極反應式 TiO2+4e-=Ti+2O2-TiO2+4e-=Ti+2O2-。
NH
+
4
NH
+
4
n
（
鐵
）
n
（
理論
）
【答案】+H2O?NH3?H2O+H+；pH=2時，Fe2+轉化為Fe（OH）2沉淀需要的濃度為4.9×107mol/L；Fe3+轉化為Fe（OH）3沉淀需要的濃度為2.6×10-3mol/L，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；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；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；正；TiO2+4e-=Ti+2O2-
NH
+
4
【解答】
【點評】
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發布：2024/6/27 10:35:59組卷：49引用：3難度：0.6
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1．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產硫酸過程中產生的工業廢渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等雜質）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據下表數據：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應小于氫氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，檢驗
Fe3+已經除盡的試劑是．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變為碳酸亞鐵沉淀，則操作B是．
（5）煅燒A的反應方程式是．
（6）a g燒渣經過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標準規定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質量分數應不低于（用含a、b的表達式表示）．發布：2025/1/19 8:0:1組卷：5引用：1難度：0.5 -
2．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產硫酸過程中產生的工業廢渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖：
（1）在“還原焙燒”中產生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據下表數據：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，檢驗Fe3+已經除盡的試劑是；當pH=5時，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變為碳酸亞鐵沉淀，則A的操作是．
（5）a g燒渣經過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標準規定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質量分數應不低于（用含a、b的表達式表示）．發布：2025/1/19 8:0:1組卷：114引用：4難度：0.5 -
3．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產硫酸過程中產生的工業廢渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據下表數據：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常溫下，當pH=5時，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變為碳酸亞鐵沉淀，則A的操作是．發布：2025/1/19 8:0:1組卷：12引用：1難度：0.5
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