Question

以钛铁矿(主要成分：FeTiO₃)和硫酸铵为主要原料，联合制取金属钛和摩尔盐的生产流程如图所示：

（1）生产时需在洗液中加入某种物质A，物质A的化学式_______________。

（2）TiO²⁺ 转化为TiO₂反应的离子方程式为__________________，

写出反应①的化学反应方程式______________________。

（3）为确定摩尔盐的化学式，进行如下实验：现称取4.704 g新制摩尔盐，溶于水配制成100.00 mL溶液，再将该溶液分成两等份。

向其中一份溶液中加入足量Ba(OH)₂溶液，搅拌，再用足量稀盐酸处理沉淀物，过滤、洗涤和干燥，得白色固体2.796 g。

另一份溶液用0.0500 mol·L^—1 K₂Cr₂O₇酸性溶液滴定，Cr₂O₇^2-被还原为Cr³⁺，滴定终点时消耗K₂Cr₂O₇溶液的体积为20.00 mL。

①25℃时，Ksp(BaSO₄)=1.1×10^—10，若要使溶液中SO₄^2—沉淀完全（即该离子浓度≤1×10^—5mol •L^—1）。则此时需保持溶液中c(Ba²⁺) ≥________mol •L^—1。

②确定该摩尔盐的化学式(写出计算过程)。____________________。

Answer

Fe TiO2++H2O=TiO2+2H+ TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO 1.1×10—5mol •L—1 n(SO42—)＝＝0.012mol

n(Fe2+)＝20.00mL×10—3L·mL—1×0.0500 mol·L—1×6＝0.006mol

n(NH4+)+2n(Fe2+)＝2n(SO42-)，n(NH4+)＝0.012 mol

m(H2O)＝－0.012 mol×96 g·mol—1－0.006 mol×56 g·mol—1－0.012 mol×18 g·mol—1＝0.648g

n(H2O)＝＝0.036 mol

n(SO42—)∶n(Fe2+)∶n(NH4+)∶n(H2O)＝0.012∶0.006∶0.012∶0.036＝2∶1∶2∶6

该摩尔盐的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O[或(NH4)2SO4•FeSO4•6H2O]

【解析】考查化学工艺流程，（1）根据流程图，洗液后得到FeSO4·7H2O，其中Fe2＋容易被氧化成Fe3＋，因此为防止Fe2＋的氧化，同时不引入新的杂质，因此加入物质A为Fe；（2）TiO2＋转化成TiO2，发生水解反应，因此离子方程式为：TiO2＋ + H2O = TiO2 +2H＋ ；TiO2转化成TiCl4，加入的物质是过量的焦炭和氯气，生成的物质除TiCl4外，还有CO，因此反应方程式为： TiO2 + 2Cl2 + 2C TiCl4 +2CO；（3）①根据溶度积常数，即c(Ba2＋)=Ksp(BaSO4)/c(SO42－)=1.1×10－10/1×10－5mol·L－1=1.1×10－5mol·L－1，因为SO42－完全转化成沉淀，钙该离子的浓度≤1×10－5mol·L－1，因此c(Ba2＋) ≥1.1×10－5mol·L－1；②根据莫尔盐的制备流程，得出莫尔盐中含有Fe2＋、NH4＋、SO42－，加入Ba(OH)2溶液，得到白色沉淀，加入盐酸处理，得到的沉淀是BaSO4，根据硫元素守恒，因此得出4.704g莫尔盐中SO42－的物质的量：n(SO42－)=2×2.796/233mol=0.024mol，K2Cr2O7滴定的是Fe2＋，根据得失电子数目守恒，20×10－3×0.05×2×3×2=n(Fe2＋)×1，解得n(Fe2＋)=0.012mol，根据电中性，推出n(NH4＋)=(2×0.024－2×0.012)mol=0.024mol，利用质量守恒，莫尔盐中含有水的质量为(4.704－0.024×96－0.012×56－0.024×18)g=1.296g，其水的物质的量为1.296/18mol=0.072mol，因此有n(NH4＋):n(Fe2＋):n(SO42－)：n(H2O)=0.024:0.012:0.024:0.072=2:1:2:6，即莫尔盐化学式为：(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O[或(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]。

点睛：本题的易错点是化学反应方程式的书写，如(2)第二个空，产物除TiCl4外，另一种产物学生很容易写成CO2，因为忽略了焦炭是过量，且C和CO2反应生成CO2，因此流程题中，一定注意量或条件。