Question

工业上以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁（FeTiO₃），含有MgO、SiO₂等杂质]为原料，制备金属钛和铁红的工艺流程如下：

已知：酸酸时，FeTiO₃转化为Fe²⁺和TiO²⁺ ；

②本实验温度下，Ksp[Mg(OH)₂]=1.0×10^-11；

③溶液中离子浓度小于等于l .0×10^-5mol/L时，认为该离子沉淀完全。

请国答下列问题：

（1）FeTiO₃中Ti元素的化合价为_____价，铁红的用途为_____(任写一种）。

（2）“水解”中，发生反应的离子方程式为________。

（3）“沉铁”中，气态产物的电子式为______；该过程需控制反应温度低于35 ℃，原因为_______。

（4）FeCO₃转化为铁红时，发生反应的化学方程式为____________。

（5）滤液3可用于制备Mg(OH)₂。若滤液3中c(Mg²⁺)=1.2×10^-3mol/L，向其中加入等体积的NaOH溶液的浓度为________ mol/L时，可使Mg²⁺恰好沉淀完全(溶液体积变化忽略不计)。

（6）“电解”时，电解质为熔融的CaO，则阴极反应式为_______，制得1molTi单质，理论上导线中通过的电量为______（保留三位有效数字，已知：l 个电子的电量为1.6×10^-19C ) 。

Answer

+4 制备红色颜料和油漆、冶炼铁等 TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+ 防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解） 4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2 4.4×10-3 TiO2+4e-=Ti+2O2- 3.85×105C

【解析】该流程中钛铁矿酸溶时，生成硫酸亚铁和硫酸氧钛，同时氧化镁也溶生成硫酸镁，二氧化硅不溶成为滤渣I，过滤后硫酸氧钛在90℃水解生成钛酸沉淀，煅烧钛酸得二氧化钛，电解熔融的二氧化钛制得金属钛；滤液中加入碳酸氢铵将亚铁离子沉淀，过滤得碳酸亚铁，在氧气中煅烧碳酸亚铁得铁红。

（1）FeTiO3中铁和氧的化合价分别为+2和-2，所以Ti元素的化合价为+4价，铁红的用途为制备红色颜料和油漆、冶炼铁等。

（2）“水解”中，发生反应的离子方程式为TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+。

（3）“沉铁”中发生反应Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O，气态产物为CO2，其电子式为；该过程需控制反应温度低于35 ℃，温度过高NH4HCO3会分解，而且会促进亚铁离子的水解，所以原因为防止NH4HCO3分解（或减少Fe2+的水解）。

（4）FeCO3转化为铁红时，发生反应的化学方程式为4FeCO3+O22Fe2O3+4CO2。

（5）若滤液3中c(Mg2+)=1.2×10-3mol/L，假设溶液体积为1L，则n(Mg2+)=1.2×10-3mol,沉淀这些镁离子要消耗n(OH-)=2n(Mg2+)=2.4×10-3mol,反应后溶液体积变为2L，c(OH-)= ，所以n(OH-)总=2.4×10-3mol+2Lmol/L=4.410-3mol,向其中加入等体积的NaOH溶液的浓度为=4.4×10-3 mol/L时，可使Mg2+恰好沉淀完全。

（6）“电解”时，电解质为熔融的CaO，则阴极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-，制得1molTi单质，理论上导线中通过的电子为4mol，电量为

4molmol-1C=3.85×105C。