硫酸铵焙烧浸出液水解制备偏钛酸[TiO(OH)2]可回收钛。
已知:i.一定条件下,Ti4+水解方程式:Ti4++3H2O⇌TiO(OH)2+4H+
ii.一定温度下:Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17;Ksp[Fe(OH)3]=2.6×10-39
Ⅰ.水解制备偏钛酸:浸出液中含Fe3+、Ti4+等,先向其中加入还原铁粉,然后控制水解条件实现Ti4+水解制备偏钛酸。
(1)用化学用语表示(NH4)2SO4溶液呈酸性的原因 NH+4+H2O⇌NH3•H2O+H+NH+4+H2O⇌NH3•H2O+H+。
(2)浸出液(pH=2)时:①Fe2+转化为Fe(OH)2沉淀需要的浓度为 4.9×1074.9×107mol•L-1;Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀需要的浓度为 2.6×10-32.6×10-3mol•L-1。
②若杂质离子沉淀会降低钛水解率。从定量角度解释加入还原铁粉的目的 加铁粉将Fe3+还原为Fe2+,防⽌Fe3+优先发生水解生成氢氧化铁沉淀,阻碍Ti4+的水解反应,导致钛水解率下降加铁粉将Fe3+还原为Fe2+,防⽌Fe3+优先发生水解生成氢氧化铁沉淀,阻碍Ti4+的水解反应,导致钛水解率下降。
(3)一定条件下,还原铁粉添加比对钛水解率的影响如图1所示。当还原铁粉添加比大于1时,钛水解率急剧下降,解释其原因 还原铁粉添加比过大时,过量的还原铁粉将浸出液中的Ti(IV)还原为Ti(III),从而造成钛水解率降低还原铁粉添加比过大时,过量的还原铁粉将浸出液中的Ti(IV)还原为Ti(III),从而造成钛水解率降低。

已知:还原铁粉添加比=n铁粉n理论;n铁粉为还原铁粉添加量,n理论为浸出液中Fe3+全部还原为Fe2+所需的还原铁粉理论量。
(4)一定条件下,温度对钛水解率的影响如图2所示。结合化学平衡移动原理解释钛水解率随温度升高而增大的原因 浸出液存在Ti4+水解平衡:Ti4++3H2O⇌TiO(OH)2+4H+,盐的水解反应是吸热反应,在其它条件不变时,升高温度,盐水解程度增大,导致钛水解率增大浸出液存在Ti4+水解平衡:Ti4++3H2O⇌TiO(OH)2+4H+,盐的水解反应是吸热反应,在其它条件不变时,升高温度,盐水解程度增大,导致钛水解率增大。
Ⅱ.电解制备钛:偏钛酸煅烧得到二氧化钛(TiO2),运用电化学原理在无水CaCl2熔盐电解质中电解TiO2得到海绵钛,装置如图3所示。
(5)电极X连接电源 正正(填“正”或“负”)极;写出电极Y上发生的电极反应式 TiO2+4e-=Ti+2O2-TiO2+4e-=Ti+2O2-。

NH
+
4
NH
+
4
n
铁粉
n
理论
【答案】+H2O⇌NH3•H2O+H+;4.9×107;2.6×10-3;加铁粉将Fe3+还原为Fe2+,防⽌Fe3+优先发生水解生成氢氧化铁沉淀,阻碍Ti4+的水解反应,导致钛水解率下降;还原铁粉添加比过大时,过量的还原铁粉将浸出液中的Ti(IV)还原为Ti(III),从而造成钛水解率降低;浸出液存在Ti4+水解平衡:Ti4++3H2O⇌TiO(OH)2+4H+,盐的水解反应是吸热反应,在其它条件不变时,升高温度,盐水解程度增大,导致钛水解率增大;正;TiO2+4e-=Ti+2O2-
NH
+
4
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:144引用:1难度:0.7
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