Question

【題目】用釩鈦磁鐵為原料冶煉鐵，產生一種固體廢料，主要成分如下表。

物質	TiO2	MgO	SiO2	CaO	Al2O3
質量百分含量/%	51.00	12.52	5.39	4.00	19.34

通過下列工藝流程可以實現元素Ti、Al、 Si的回收利用，并得到納米二氧化鈦和分子篩。

請回答下列問題：

(1)步驟①②③中進行分離操作的名稱是_____________________。

(2)下列固體廢料的成分中，不屬于堿性氧化物的是___________________(填字母序號)。

a.TiO2 b.MgO c.SiO2 d.CaO

(3)熔融溫度和鈦的提取率關系如下圖，適宜溫度為500℃，理由__________________。

(4)濾液①中溶質的成分是_______________________。

(5)步驟②中發生反應的離子方程式是___________________________。

(6)將步驟③中制取分子篩的化學方程式補充完整：_______

□____+6Na2SiO3+8H2O=Na8Al6Si6O24(OH)2·2H2O+□

根據成分表中數據，計算10kg固體廢料，理論上應再加入Na2SiO3物質的量的計算式是n(Na2SiO3)=______mol (摩爾質量/g/mol：SiO2 60 Al2O3 102)。

Answer 1

【答案】 過濾 a、c 400℃鈦的提取率太低，600℃鈦的提取率提高不多，從節約能源，降低生產成本角度考慮，500℃最適宜 NaAlO2、Na2SiO3、NaOH Na2TiO3+2H+=H2TiO3+2Na+ 6NaAlO2 10NaOH

【解析】(1)根據流程圖可知，步驟①②③操作后都得到濾渣和濾液，因此操作的名稱是過濾。正確答案：過濾。

2) 堿性氧化物是指與酸反應生成鹽和水，題中TiO2 和SiO2一般不與酸反應，不屬于堿性氧化物；正確選項a、c。

(3)從圖像可以看出400℃，鈦的提取率太低，600℃鈦的提取率提高不多，從節約能源、降低生產成本角度考慮，500℃最適宜；正確答案：400℃鈦的提取率太低，600℃鈦的提取率提高不多，從節約能源，降低生產成本角度考慮，500℃最適宜。

(4)二氧化硅和氧化鋁與過量的氫氧化鈉反應生成的產物分別為硅酸鈉和偏鋁酸鈉，因此濾液①中溶質的成分是：NaAlO2、Na2SiO3、NaOH；正確答案：NaAlO2、Na2SiO3、NaOH。

(5) 步驟②是由于加入了稀鹽酸使NaTiO3轉化為H2TiO3，NaTiO3為固體，所以利用強酸制備弱酸規律，該反應的離子方程式：Na2TiO3+2H+=H2TiO3+2Na+ ；正確答案：Na2TiO3+2H+=H2TiO3+2Na+。

6)根據元素守恒配平，所缺的物質為6NaAlO2、10NaOH；根據反應可知：上一問的方程式硅酸鈉與偏鋁酸鈉的比為1;1,根據圖表的數據，偏鋁酸鈉的物質的量為（2×10000×19.34%）/102mol,硅酸鈉的物質的量為（10000×5.39%）/60mol，所以需要加入的硅酸鈉的物質的量為兩者的差值：100×([2×19.31/102]-[5.39/60])；正確答案：6NaAlO2、10NaOH；100×([2×19.31/102]-[5.39/60])。