以高鈦渣(主要成分為Ti3O5,含少量SiO2、FeO、Fe2O3)為原料製備白*顏料TiO2的一種工藝流程如...
問題詳情:
以高鈦渣(主要成分為Ti3O5,含少量SiO2、FeO、Fe2O3)為原料製備白*顏料TiO2的一種工藝流程如下:
已知:Na2TiO3難溶於鹼*溶液;H2TiO3中的雜質Fe2+比Fe3+更易水洗除去。
(1)熔鹽:
①為加快反應速率,在維持反應物顆粒大小、反應溫度一定的條件下,可採取的措施是__________。
②NaOH固體與Ti3O5在空氣中加熱至500~550 ℃時生成Na2TiO3,該反應的化學方程式為_________。
(2)過濾:
①“濾液”中主要溶質為NaOH,還含有少量________(填化學式)。
②除雜後的濾液中獲得的NaOH可迴圈利用,則“水浸”時,用水量不宜過大的主要原因是_________。
(3)水解:“*溶”後獲得的TiOSO4經加熱煮沸,生成難溶於水的H2TiO3,該反應的化學方程式為______。
(4)脫*:H2TiO3中因存在少量Fe(OH)3而影響TiO2產品的顏*,“脫*”步驟中Ti2(SO4)3的作用是_________。
【回答】
攪拌 12NaOH+2Ti3O5+O26Na2TiO3+6H2O Na2SiO3 用水量過大,導致濾液濃度過低,蒸發濃縮時能耗增加(或蒸發濃縮時間過長) TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4 將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,以便除去雜質鐵,提高H2TiO3的純度
【分析】
(1)①攪拌可使反應物混合均勻;
②Ti3O5轉化為Na2TiO3,鈦元素化合價升高,根據氧化還原反應的規律書寫並配平化學方程式;
(2)①加入*氧化*後,二氧化矽會與*氧化*反應生成水溶*的矽**;
②考慮後續的蒸發結晶耗能問題分析作答;
(3)根據水解原理結合產物書寫化學方程式;
(4)根據提示給定資訊,“H2TiO3中的雜質Fe2+比Fe3+更易水洗除去”來分析作答。
【詳解】
(1)①為加快反應速率,在維持反應物顆粒大小、反應溫度一定的條件下,可適當攪拌,因為攪拌可使反應物混合均勻,增加反應物的接觸機會,從而達到加快反應速率的目的,
故*為攪拌;
②NaOH固體與Ti3O5在空氣中加熱至500~550 ℃時生成Na2TiO3,發生氧化還原反應,其化學方程式為:12NaOH+2Ti3O5+O26Na2TiO3+6H2O,
故*為12NaOH+2Ti3O5+O26Na2TiO3+6H2O;
(2) ①熔鹽時加入的*氧化*會與少量雜質SiO2反應,其化學方程式為:2NaOH+SiO2 = Na2SiO3+H2O,生成的矽**易溶於水,則“濾液”中含有少量Na2SiO3,
故*為Na2SiO3;
②“水浸”時,用水量過大,導致濾液濃度過低,蒸發濃縮時能耗增加(或蒸發濃縮時間過長),
故*為用水量過大,導致濾液濃度過低,蒸發濃縮時能耗增加(或蒸發濃縮時間過長);
(3)“*溶”後獲得的TiOSO4會發生水解,經加熱煮沸生成難溶於水的H2TiO3,其化學方程式為:TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4,
故*為TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4;
(4)根據給定資訊易知,“脫*”步驟中加入還原*的Ti2(SO4)3,是為了將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,以便除去雜質鐵,提高H2TiO3的純度,且不引入新的雜質,
故*為將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,以便除去雜質鐵,提高H2TiO3的純度。
知識點:氧化還原反應
題型:綜合題
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