Question

钛(Ti)被誉为21世纪金属。冶炼钛的主要原料是含Fe₂O₃的钛铁矿（FeTiO₃)，其生产过程如下：

已知：TiOSO₄可溶于水且易水解，H₂TiO₃难溶于水。试回答下列问题：
(1)步骤②的主要实验操作是冷却、结晶、     (填操作名称)；步骤④在实验室中常将试剂置于    (填仪器名称）中加强热。
(2)步骤③中加入热水的作用是                   。
(3)步骤④中硫酸亚铁晶体(FeSO₄·7H₂O)在空气中煅烧生成铁红、水和三氧化硫，写出该反应的化学方程式：                        。
(4)步骤②所得到的硫酸亚铁晶体(FeSO₄·7H₂O)是目前工业上处理含铬有毒废水常用的化学试剂，二者反应后(Cr由+6价转化为+3价)可以转化为有重要工业价值的铁氧体复合氧化物（常用FeO·Fe_yCr_xO₃表示)。欲制备该铁氧体复合氧化物，试求在酸性的含铬废水中，加入FeSO₄·7H₂O的质量应为废水中六价铬（相当于CrO₃)质量的             倍。

Answer 1

（共13分） 
（1）过滤     （2分） 坩埚 （2分）
（2）加热、稀释有利于促使TiO²⁺水解生成H₂TiO₃（2分）
（3）4FeSO₄·7H₂O+O₂2Fe₂O₃+4SO₃+28H₂O （3分）
（4） 13.9 （4分）

试题分析：工艺流程题解题的关键是搞清加入什么物质，发生什么反应，如何分离，要将工艺的流程转化为物质的流程。首先在钛铁矿和Fe₂O₃中加入H₂SO₄溶解，再加入Fe进行还原，将Fe³⁺转化为Fe²⁺，然后通过冷却、结晶、过滤得到FeSO₄·7H₂O固体以及滤液，在滤液中加入热水，促使TiO²⁺发生水解生成H₂TiO₃，最后转化为Ti。
（4）FeO·Fe_yCr_xO₃中，Cr为+3价，Fe为+3价，故x+y=2，根据电子得失守恒有Fe：Cr=3:1，可以设x=0.5，y=1.5；可以得出量的关系为2.5FeSO₄·7H₂O~0.5CrO₃，故质量比为（2.5×278）：0.5×100=13.9。