鈦白粉（納米級(jí)）廣泛應(yīng)用于功能陶瓷、催化劑、化妝品和光敏材料等白色無(wú)機(jī)顏料。是白色顏料中著色力最強(qiáng)的一種，具有優(yōu)良的遮蓋力和著色牢度，適用于不透明的白色制品。制備原料鈦鐵礦（FeTiO3）中往往含有Fe2O3、MgO、CaO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì)。一種硫酸法制取白色顏料鈦白粉（TiO2）生產(chǎn)工藝如圖1：
已知：①酸浸后，鈦主要以TiOSO4形式存在；
②強(qiáng)電解質(zhì)TiOSO4在溶液中僅能電離出SO2-4和一種陽(yáng)離子。
③H2TiO3不溶于水和稀酸。
（1）要提高酸浸速率，可采取的措施是 粉碎礦石（或適當(dāng)加熱或適當(dāng)增大硫酸濃度等）粉碎礦石（或適當(dāng)加熱或適當(dāng)增大硫酸濃度等）（寫(xiě)出一條即可）。
（2）濾渣①中除鐵粉外，還可能含有的成分是 SiO2、CaSO4SiO2、CaSO4。
（3）酸浸過(guò)程中，F(xiàn)eTiO3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 FeTiO3+4H+=TiO2++Fe2++2H2OFeTiO3+4H+=TiO2++Fe2++2H2O。
（4）加入鐵粉的目的是還原體系中的Fe3+。為探究最佳反應(yīng)條件，某實(shí)驗(yàn)室做了如下嘗試。
①在其它條件不變的情況下，體系中Fe（Ⅲ）[指Fe3+和Fe（OH）3等含正三價(jià)鐵元素的微粒]含量隨pH變化如圖2，試分析，在pH介于4～6之間時(shí)，F(xiàn)e（Ⅲ）主要以 Fe（OH）3Fe（OH）3（填微粒化學(xué)式）形式存在。
②保持其它條件不變，體系中Fe（Ⅲ）含量隨溫度變化如圖3，請(qǐng)從化學(xué)平衡原理角度分析，55℃后，F(xiàn)e（Ⅲ）含量增大的原因是 鐵離子在溶液中存在水解平衡Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，水解吸熱，溫度升高，向吸熱的方向移動(dòng)，生成Fe（OH）3，不再與鐵粉發(fā)生反應(yīng)鐵離子在溶液中存在水解平衡Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，水解吸熱，溫度升高，向吸熱的方向移動(dòng)，生成Fe（OH）3，不再與鐵粉發(fā)生反應(yīng)。
（5）“水解”過(guò)程中得到的沉淀③的化學(xué)式為 H2TiO3H2TiO3。
SO
2
-
4
【考點(diǎn)】制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)．
【答案】粉碎礦石（或適當(dāng)加熱或適當(dāng)增大硫酸濃度等）；SiO2、CaSO4；FeTiO3+4H+=TiO2++Fe2++2H2O；Fe（OH）3；鐵離子在溶液中存在水解平衡Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+，水解吸熱，溫度升高，向吸熱的方向移動(dòng)，生成Fe（OH）3，不再與鐵粉發(fā)生反應(yīng)；H2TiO3
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：29引用：4難度：0.6
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1．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)）．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(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開(kāi)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(yàn)Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是；當(dāng)pH=5時(shí)，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(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是．
（5）a g燒渣經(jīng)過(guò)上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于（用含a、b的表達(dá)式表示）．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：114引用：4難度：0.5 -
2．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3等雜質(zhì)）．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(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開(kāi)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(yàn)
Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則操作B是．
（5）煅燒A的反應(yīng)方程式是．
（6）a g燒渣經(jīng)過(guò)上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于（用含a、b的表達(dá)式表示）．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：5引用：1難度：0.5 -
3．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)）．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(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開(kāi)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(dāng)pH=5時(shí)，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(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：12引用：1難度：0.5
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