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10、
钛合金在国防、医用器材领域有重要应用,某研究小组利用钛铁矿[主要成分偏钛酸亚铁(FeTiO3),含SiO2、FeO 杂质]制取TiCl4,然后进一步制备金属钛,流程如下∶
已知∶
a.发生的主要反应方程式如下∶
FeTiO3+2H2SO4TiOSO4+FeSO4+2H2O TiOSO4+2H2OH2TiO3↓+H2SO4
H2TiO3TiO2+H2O
b.部分物质的性质∶
TiCl4
SiCl4
FeCl3
TiO2
沸点/°C
136.4
57.6
315
/
其它性质
极易水解
/
/
不溶于水
请回答∶
(1)步骤II抽滤时选用了玻璃砂漏斗,请说明选择的理由______。
(2)步骤III为了除去浸取液中的铁元素杂质并回收FeSO4∙7H2O。往浸取液中加入铁粉至溶液中的Fe3+完全转化,然后抽滤,滤液用冰盐水快速冷却至FeSO4∙7H2O结晶析出,再次抽滤并洗涤。下列说法正确的是____。
A.杂质Fe3+可能是在实验过程中氧化生成的
B.再次抽滤获得的滤液中的溶质是TiOSO4和FeSO4
C.利用冰盐水快速冷却有利于形成较大的晶体颗粒
D.再次抽滤后的洗涤应选用蒸馏水进行多次洗涤
(3)步骤IV包括钛盐的水解、产物的分离和物质的转化。操作步骤如下∶取一部分步骤III获得的滤液→(________)→(________)→(________)→(_________)→抽滤得偏钛酸(H2TiO3),将偏钛酸在坩埚中加热得到二氧化钛(TiO2)。
①将下列操作按合理顺序填入以上空格。
a.静置沉降后,用倾析法除去上层水;
b.逐滴加入到沸水中并不停搅拌,继续煮沸约10 min;
c.用热的稀硫酸洗涤沉淀2~3次,然后用热水洗涤沉淀;
d.慢慢加入其余全部滤液,继续煮沸约30 min (过程中适当补充水至原体积);
②写出操作c中用热水洗涤沉淀的具体过程_____。
(4)①另一种生产TiCl4的方法是用天然TiO2晶体为原料,利用步骤V的反应原理获得TiCl4.。产品中含有SiCl4、FeCl3等杂质,可通过精馏的方法获得高纯TiCl4,以下说法正确的是______。
A.收集TiCl4时,仪器a中的温度应控制为136.4°C
B. b处温度计的水银球的上沿和支管口的下沿齐平
C.精馏结束时留在圆底烧瓶中的主要成分是FeCl3和Si
D.装置c中的冷凝水应该“下口进、上口出”
E.可以用水浴加热的方法精馏获得TiCl4
②d处装有碱石灰的干燥管,作用是________。