钛白粉（纳米级）广泛应用于功能陶瓷、催化剂、化妆品和光敏材料等白色无机颜料。是白色颜料中着色力最强的一种，具有优良的遮盖力和着色牢度，适用于不透明的白色制品。制备原料钛铁矿（FeTiO3）中往往含有Fe2O3、MgO、CaO、Al2O3、SiO2等杂质。一种硫酸法制取白色颜料钛白粉（TiO2）生产工艺如图1：
已知：①酸浸后，钛主要以TiOSO4形式存在；
②强电解质TiOSO4在溶液中仅能电离出SO2-4和一种阳离子。
③H2TiO3不溶于水和稀酸。
（1）要提高酸浸速率，可采取的措施是 粉碎矿石（或适当加热或适当增大硫酸浓度等）粉碎矿石（或适当加热或适当增大硫酸浓度等）（写出一条即可）。
（2）滤渣①中除铁粉外，还可能含有的成分是 SiO2、CaSO4SiO2、CaSO4。
（3）酸浸过程中，FeTiO3发生反应的离子方程式 FeTiO3+4H+=TiO2++Fe2++2H2OFeTiO3+4H+=TiO2++Fe2++2H2O。
（4）加入铁粉的目的是还原体系中的Fe3+。为探究最佳反应条件，某实验室做了如下尝试。
①在其它条件不变的情况下，体系中Fe（Ⅲ）[指Fe3+和Fe（OH）3等含正三价铁元素的微粒]含量随pH变化如图2，试分析，在pH介于4～6之间时，Fe（Ⅲ）主要以 Fe（OH）3Fe（OH）3（填微粒化学式）形式存在。
②保持其它条件不变，体系中Fe（Ⅲ）含量随温度变化如图3，请从化学平衡原理角度分析，55℃后，Fe（Ⅲ）含量增大的原因是 铁离子在溶液中存在水解平衡Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+，水解吸热，温度升高，向吸热的方向移动，生成Fe（OH）3，不再与铁粉发生反应铁离子在溶液中存在水解平衡Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+，水解吸热，温度升高，向吸热的方向移动，生成Fe（OH）3，不再与铁粉发生反应。
（5）“水解”过程中得到的沉淀③的化学式为 H2TiO3H2TiO3。
SO
2
-
4
【考点】制备实验方案的设计．
【答案】粉碎矿石（或适当加热或适当增大硫酸浓度等）；SiO2、CaSO4；FeTiO3+4H+=TiO2++Fe2++2H2O；Fe（OH）3；铁离子在溶液中存在水解平衡Fe3++3H2O⇌Fe（OH）3+3H+，水解吸热，温度升高，向吸热的方向移动，生成Fe（OH）3，不再与铁粉发生反应；H2TiO3
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：29引用：4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 -
3．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 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
