鈦白粉（納米級）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，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，生成Fe（OH）3，不再與鐵粉發(fā)生反應(yīng)。
（5）“水解”過程中得到的沉淀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，生成Fe（OH）3，不再與鐵粉發(fā)生反應(yīng)；H2TiO3
【解答】
【點(diǎn)評】
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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．為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（鐵主要以Fe2O3形式存在）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO4（反應(yīng)條件略）。
活化硫鐵礦還原Fe3+的主要反應(yīng)為：FeS2+7Fe2（SO4）3+8H2O=15FeSO4+8H2SO4，不考慮其它反應(yīng)，請回答下列問題：
（1）第Ⅰ步H2SO4與Fe2O3反應(yīng)的離子方程式是。
（2）檢驗(yàn)第II步中Fe3+是否完全還原，應(yīng)選擇（填字母編號）。
A．KMnO4溶液 B．K3[Fe（CN）6]溶液 C．KSCN溶液
（3）第III步加FeCO3調(diào)溶液pH到5.8左右，消耗FeCO3的離子方程式為；然后在第Ⅳ步通入空氣使溶液pH降到5.2，此時(shí)Fe2+不沉淀，濾液中鋁、硅雜質(zhì)被除盡。通入空氣引起溶液pH降低的原因是。
（4）FeSO4在一定條件下可制得FeS2（二硫化亞鐵）納米材料，F(xiàn)eS2中S元素的化合價(jià)為。該納米材料可用于制造高容量鋰電池，電池放電時(shí)的總反應(yīng)為4Li+FeS2=Fe+2Li2S，正極反應(yīng)式是。
（5）假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3，其含量為50%．將a kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為b%的硫酸加入到c kg燒渣中浸取，鐵的浸取率為96%，其他雜質(zhì)浸出消耗掉的硫酸以及調(diào)pH后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計(jì)。按上述流程，第III步應(yīng)加入FeCO3kg。發(fā)布：2024/12/22 8:0:1組卷：2引用：1難度：0.5 -
2．正丁醚制備原理為2CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3+H2O。濃H2SO4135℃
實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖：
實(shí)驗(yàn)步驟：
Ⅰ.在三頸燒瓶中，加入0.16mol正丁醇、濃硫酸和沸石，按圖連接裝置。先在分水器內(nèi)預(yù)先加水至支管處，小心開啟旋塞放出XmL。然后小火加熱保持反應(yīng)物微沸，回流分水。
Ⅱ.反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)液和25mL水在分液漏斗中混合，充分搖振靜置分層后棄去水層，粗產(chǎn)物依次用等體積5%NaOH溶液、蒸餾水和飽和CaCl2溶液洗滌，然后用1g無水氯化鈣干燥。過濾后的產(chǎn)物加入25mL蒸餾瓶中，蒸餾收集到9.1g產(chǎn)品。
請回答下列問題：
（1）儀器B的名稱為。
（2）分水器使用前（填“需要”或“不需要”）檢漏，步驟Ⅰ中的X的范圍為（填序號）。
A.0～1
B.1～2
C.2～3
（3）已知正丁醚難溶于水，正丁醇微溶于水，易溶于醚，分水器在本實(shí)驗(yàn)中的可能作用是（填序號）。
A.移走生成物水，同時(shí)讓正丁醇、正丁醚回到反應(yīng)瓶，提高正丁醇的轉(zhuǎn)化率
B.冷凝回流正丁醇、正丁醚和水
C.實(shí)驗(yàn)過程中分水器內(nèi)會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，當(dāng)分水器全部被水充滿時(shí)，停止反應(yīng)
（4）簡述步驟Ⅱ中反應(yīng)液和25mL水在分液漏斗中的混合方法：。
（5）本實(shí)驗(yàn)粗產(chǎn)物依次用水洗滌是為了除去殘留的NaOH，用飽和CaCl2溶液洗滌是除去殘留的正丁醇，能不能省去水洗步驟而直接用飽和CaCl2溶液洗滌？（填“能”或“不能”），理由是。
（6）最后收集到正丁醚的產(chǎn)率為%（保留兩位小數(shù)）。發(fā)布：2024/12/24 8:0:2組卷：3引用：1難度：0.5 -
3．四溴化鈦（TiBr4）可用作橡膠工業(yè)中烯烴聚合反應(yīng)的催化劑，常溫下為橙黃色固體，熔點(diǎn)：38.3℃，沸點(diǎn)233.5℃，具有潮解性且易發(fā)生水解。實(shí)驗(yàn)室利用反應(yīng)TiO2+C+2Br2
TiBr4+CO2來制備TiBr4，裝置如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是（ ?。?br />高溫
發(fā)布：2024/12/22 11:0:4組卷：47引用：4難度：0.5
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