钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO 3 ）制备Ti等产品的一种

Question

钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO 3 ）制备Ti等产品的一种工艺流程示意图如下： 已知：① TiO 2 ＋ 易水解，只能存在于强酸性溶液中。 ②常温下，难溶电解质溶解度与pH关系图。③25 ℃时TiO(OH) 2 溶度积K sp =1×10 -29 回答下列问题：（1）写出钛铁矿酸浸时，反应的离子方程式 。（2）操作Ⅱ包含的具体操作方法有 。（3）向“富含TiO 2 ＋ 溶液”中加入Na 2 CO 3 粉末的作用是 ， TiO 2 ＋ 水解的离子方程式为 ，当溶液pH= 时，TiO(OH) 2 已沉淀完全。（4）加入铁屑将Fe 3+ 转化为Fe 2+ 的原因是 。

Answer 1

（1）FeTiO 3 ＋4H + = TiO 2 ＋ ＋Fe 2 ＋ ＋2H 2 O （2）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤 （3）调节溶液pH，促进TiO 2 ＋ 水解   TiO 2 ＋ ＋2H 2 O TiO(OH) 2 ＋2H +    2 （4）避免使Fe 3+ 和TiO 2 ＋ 共沉淀。

试题分析：（1）钛铁矿酸浸时，发生反应的化学方程式为FeTiO 3 ＋2H 2 SO 4 = TiOSO 4 ＋FeSO 4 ＋2H 2 O，其相应的离子方程式FeTiO 3 ＋4H + = TiO 2 ＋ ＋Fe 2 ＋ ＋2H 2 O。（2）向含有TiO 2 ＋ 、Fe 2 ＋ 、Fe 3 ＋ 等的酸性溶液中加入适量的Fe粉，发生反应：2Fe 3 ＋ +Fe=3Fe 2 ＋ .然后将溶液蒸发浓缩、冷却结晶就会产生FeSO 4 ·7H 2 O.然后将晶体过滤出来。就得到了绿矾。旅游热中含有大量的TiO 2 ＋ 离子，向该溶液中加入Na 2 CO 3 粉末，调整溶液的酸碱性，促进TiO 2 ＋ 水解，发生反应TiO 2 ＋ ＋2H 2 O TiO(OH) 2 ＋2H + 。由图像可知当溶液的PH=2时TiO(OH) 2 已沉淀完全。（4）若不加入Fe粉，就会同时产生TiO(OH) 2 和Fe(OH) 3 .导致制取的物质纯度不高。所以加入铁屑将Fe 3+ 转化为Fe 2+ 避免使Fe 3+ 和TiO 2 ＋ 共沉淀。