赤泥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．赤泥与硫酸铵混合制取浸出液。
（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+。
Ⅱ．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。
（2）浸出液（pH=2）中含有大量Ti4+，若杂质离子沉淀会降低钛水解率。从定量⻆度解释加入还原铁粉的目的 pH=2时，Fe2+转化为Fe（OH）2沉淀需要的浓度为4.9×107mol/L；Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀需要的浓度为2.6×10-3mol/L，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pH=2时，Fe2+转化为Fe（OH）2沉淀需要的浓度为4.9×107mol/L；Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀需要的浓度为2.6×10-3mol/L，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。
备注：还原铁粉添加比=n（铁）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。
Ⅲ．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，装置如图所示。
（5）电极X连接电源 正正（填“正”或“负”）极。
（6）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
）
n
（
理论
）
【答案】+H2O⇌NH3•H2O+H+；pH=2时，Fe2+转化为Fe（OH）2沉淀需要的浓度为4.9×107mol/L；Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀需要的浓度为2.6×10-3mol/L，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：47引用：3难度：0.6
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1．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，检验
Fe3+已经除尽的试剂是．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则操作B是．
（5）煅烧A的反应方程式是．
（6）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：5引用：1难度：0.5 -
2．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，检验Fe3+已经除尽的试剂是；当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是．
（5）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：114引用：4难度：0.5 -
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（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常温下，当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：12引用：1难度：0.5
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