工业上,以钛铁矿为原料制备二氧化钛的某工艺流程如下图所示。钛铁矿主要成分
为钛酸亚铁( FeTiO3).其中一部分铁元素在风化过程中会转化为+3价。
完成下列填空:
(1)步骤②中,用铁粉将Fe3+转化为Fe2+的反应的离子方程式为____。
(2)步骤③中,实现混合物的分离是利用物质的____(填字母序号)。
a.熔沸点差异 b溶解性差异 c氧化性、还原性差异
(3)步骤②、③、④中,均需进行的操作是____(填操作名称)。
(4)可利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分MnO2)反应生产硫酸锰,则反应的离子方程式为
(5)利用下图装置,石墨作阳极,钛网作阴极,熔融CaF2-CaO做电解质,可获得金属钙,钙再作为还原剂,可还原二氧化钛制各金属钛。
①阳极所发生的反应为________。
②在制备金属钛前后,CaO的总量不变,其原因是____。
(6)_T业上用4.0吨钛铁矿制得1. 6吨的二氧化钛,则钛铁矿中钛元素的质量分数是____。
(假设生产过程中钛没有损失)
(1) 2Fe3++Fe=3Fe2+ (2分) (2) b (2分) (3) 过滤 (2分)
(4) MnO2+2Fe2++4H+=Mn2++2Fe3++2H2O (2分)
(5)① 2O2-—4e-+C=CO2↑ (2分)
② 制备TiO2时,电解槽发生反应:2CaO2Ca+O2↑,2Ca+ TiO2="Ti" +2CaO,可知CaO的总量不会变(3分) (合理答案给分)
(6) 24% (2分)
题目分析:(1)见答案(2)将FeSO4·7H2O从溶液中分离出来,利用了物质溶解性的差异(3)步骤②、③、④均是固液分离(4)废液中含有H+和Fe2+具有还原性,与MnO2发生氧化还原反应(5)由图可知,O2-在阳极放电,石墨电极参与反应生成了CO2
(6)Ti ~ TiO2
48 80
m= 0.96t 1.6t
则钛铁矿中钛元素的质量分数是0.96÷4.0×100%=24%