钛白粉(TiO2)是一种染料及颜料，广泛用于油漆、塑料、造纸等行业。以钛铁矿(主要成分是FeTiO3 ，含Fe2O3、CaO、SiO2等杂质)为原料制备钛白粉并回收绿矾(FeSO4⋅7H2O)，工艺流程如下：已知有关钛的转化反应如下：ⅰ．；ⅱ．；ⅲ．。回答下列问题：

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1. 钛白粉(TiO₂)是一种染料及颜料，广泛用于油漆、塑料、造纸等行业。以钛铁矿(主要成分是FeTiO₃ ，含Fe₂O₃、CaO、SiO₂等杂质)为原料制备钛白粉并回收绿矾(FeSO₄⋅7H₂O)，工艺流程如下：

已知有关钛的转化反应如下：

ⅰ． $\text{[math]}$ ；

ⅱ． $\text{[math]}$ ；

ⅲ． $\text{[math]}$ 。

回答下列问题：

(1) “滤渣1”的主要成分是(填化学式)。“水浸”中，正确的操作是(填序号)。

①向水中加入“酸溶”混合物②向“酸溶”混合物中加入水

(2) 用离子方程式表示铁屑的主要作用：。

(3) “滤液b”经处理可循环用于(填名称)工艺，提高原料利用率。

(4) 测定TiO₂样品纯度。

步骤1：精确称取wg样品放入锥形瓶中，一定条件下，将TiO₂溶解并还原为Ti³⁺。

步骤2：用NH₄SCN溶液作指示剂，用cmol⋅L^-1NH₄Fe(SO₄)₂标准溶液滴定至终点，平行实验三次，平均消耗滴定液VmL。滴定反应：Ti³⁺+Fe³⁺+2H₂O=TiO₂↓+Fe²⁺+4H⁺。

①在滴定接近终点时，使用“半滴操作”可提高测量的准确度。其方法是将滴定管旋塞稍稍转动，使半滴溶液悬于尖嘴口，用锥形瓶内壁将半滴溶液沾落，(补充操作)，继续摇动锥形瓶，观察颜色变化。

②该样品中TiO₂的质量分数为%。

(5) 工业上，采用钛酸四乙酯 $\text{[math]}$ 水解制备TiO₂薄膜，写出反应的化学方程式：。

(6) TiO₂晶胞如图所示。位于晶胞体心和顶点的原子是(填“钛”或“氧”)。

【考点】

物质的分离与提纯;

【答案】

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流程题普通

1. 某工厂利用黄铁矿( $\text{[math]}$ )和电解金属锰后的阳极渣(主要成分 $\text{[math]}$ ，杂质为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 元素的化合物)为原料制备高性能磁性材料 $\text{[math]}$ 的Ⅰ工艺流程如下：

回答下列问题：

(1) $\text{[math]}$ 中硫元素化合价为，滤渣1的成分除了 $\text{[math]}$ 还有。

(2) 写出任意一种加快酸浸速率的措施，“除铁、铜”过程中加入 $\text{[math]}$ 的目的是。

(3) 请结合平衡移动原理解释“除钙”时溶液酸度不宜过高，否则溶液中 $\text{[math]}$ 沉淀不完全的原因是：。

(4) “沉锰”时发生反应的离子方程式为：。“沉锰”时需缓慢向含 $\text{[math]}$ 的溶液中滴加 $\text{[math]}$ ，否则会发生反应 $\text{[math]}$ 而生成 $\text{[math]}$ ，该反应的平衡常数 $\text{[math]}$ (保留一位小数，已知： $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ )。

(5) 用惰性电极电解酸性 $\text{[math]}$ 溶液还可制备 $\text{[math]}$ ，其阳极反应式为。

流程题困难

2. 蛇纹石矿的主要成分为 $\text{[math]}$ 等，一种综合利用蛇纹石矿回收镁资源的工艺流程如下：

已知：

①当溶液中被沉淀离子 $\text{[math]}$ 时，认为该离子沉淀完全。

② $\text{[math]}$ ，氢硫酸的两步电离常数分别为 $\text{[math]}$ 。

(1) $\text{[math]}$ 位于元素周期表第周期第族，其原子核外价层电子排布式为。

(2) “加压酸浸”中，滤渣1的主要成分除S外还有。

(3) “氧化”中空气的作用是， $\text{[math]}$ 发生反应的离子方程式为。

(4) “除铁”过程中生成难溶于水的、大颗粒、沉降速率快的黄钠铁矾 $\text{[math]}$ 晶体，相较于传统的通过调节 $\text{[math]}$ 生成 $\text{[math]}$ 沉淀，其它金属阳离子损失更少，理由是， $\text{[math]}$ 溶液需缓慢加入，原因是。

(5) “沉镍”中，当 $\text{[math]}$ 恰好完全沉淀时，若溶液中 $\text{[math]}$ ，则此时溶液的 $\text{[math]}$ 约为。

流程题困难

3. 景泰蓝又名铜胎掐丝珐琅，属于国际级非物质文化遗产。其中掐丝工艺所使用的纯铜，可通过低品位黄铜矿[二硫化亚铁铜(CuFeS₂)]制备，同时还可获得绿矾(FeSO₄⋅7H₂O)，相关流程如图。

已知：①生物堆浸使用的氧化亚铁硫杆菌(T。f细菌)在pH1.0～6.0范围内可保持活性。

②金属离子沉淀的pH如表。

	Fe³⁺	Cu²⁺	Fe²⁺
开始沉淀时的pH	1.5	4.2	6.3
完全沉淀时的pH	2.8	6.7	8.3

(1) 生物堆浸前，需先将矿石进行研磨，目的是。

(2) 生物堆浸过程的反应在的作用下进行，主要包括两个阶段，第一阶段的反应为：CuFeS₂+4H⁺+O₂ $\text{[math]}$ Cu²⁺+Fe²⁺+2S+2H₂O。第二阶段反应为Fe²⁺继续被氧化转变成Fe³⁺ ，反应的离子方程式为。

(3) 结合已知推断：生物堆浸过程中，应控制溶液的pH在范围内。

(4) 过程Ⅰ中，加入Na₂S₂O₃固体还原堆浸液中的Fe³⁺ ，得到溶液X。为判断堆浸液中Fe³⁺是否被还原完全，可取少量溶液X，向其中加入试剂(填试剂的化学式)，观察溶液颜色变化。

(5) 过程Ⅱ中，用H₂O₂和稀硫酸处理后，CuS完全溶解，用离子方程式表示H₂O₂的作用是。

(6) 绿矾的纯度可通过KMnO₄滴定法测定。取mg绿矾晶体，加适量稀硫酸溶解。用物质的量浓度为cmol/L的KMnO₄溶液滴定，滴定终点的判定方法是。至恰好完全反应时，消耗KMnO₄溶液的体积为vmL。绿矾晶体质量分数的计算式为。[已知：M(FeSO₄⋅7H₂O)=278g/mol]

流程题困难