硫酸分解鈦鐵礦，往浸取溶液中加入適量鐵粉，并不斷攪拌，立即用玻璃砂漏斗抽濾，濾液用冰鹽水冷卻至0℃以下，觀察FeSO4·7H2O結(jié)晶析出，再冷卻一段時(shí)間后，進(jìn)行抽濾，回收FeSO4·7H2O。將上述實(shí)驗(yàn)中得到的浸取液繼續(xù)煮沸得偏鈦酸，把偏鈦酸放在瓷坩鍋中，灼燒冷卻，即得白色二氧化鈦粉末。一、反應(yīng)原理：1、TiO2為白色粉末，無毒，難溶于水與弱酸，微溶于堿，易溶于熱，濃H2SO4和氫氟酸中，熱穩(wěn)定性好，是重要的白色顏料。鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3，雜質(zhì)主要為鎂、錳、釩、鉻、鋁等。由于這些雜質(zhì)的存在，以及一部分鐵（Ⅱ）在風(fēng)化過程中轉(zhuǎn)化為鐵（Ⅲ）而失去，所以二氧化鈦的含量變化范圍較大，一般為50%左右。2、在160~200℃時(shí)，過量的濃硫酸與鈦鐵礦發(fā)生下列反應(yīng)：FeTiO3+2H2SO4＝TiOSO4+FeSO4+FeSO4+2H2OFeTiO3+3H2SO4＝Ti(SO4)2+FeSO4+FeSO4+3H2O用水浸取分解產(chǎn)物，這時(shí)鈦和鐵等以TiSO4和FeSO4形式進(jìn)入溶液。將溶液冷卻至0℃以下，便有大量的FeSO4·7H2O晶體析出。剩下的Fe2+離子可以在水洗偏鈦酸時(shí)除去。因此需在浸出液中加入金屬鐵粉，把Fe3+離子完全還原為Fe2+離子。適當(dāng)過量的鐵粉可以把少量的TiO2+離子還原為Ti3+離子，以保護(hù)Fe2+離子不被氧化。3、為了使TiOSO4在高酸度下水解，可先取一部分上述TiOSO4溶液，使其水解并分散為偏鈦酸溶液，以此作為沉淀的凝聚中心，與其余的TiSO4溶液一起，加熱至沸騰使其水解，即得偏鈦酸沉淀。該過程主要反應(yīng)為:TiOSO4+2H2O＝H2TiO3+H2SO44、將偏鈦酸在800～1000℃灼燒，即得二氧化鈦。反應(yīng)原理為:H2TiO3＝TiO2+H2O二、實(shí)驗(yàn)步驟：1．硫酸分解鈦鐵礦：稱取25g鈦鐵礦粉（300目，含TiO2約50%）,放入有柄蒸發(fā)皿中，加入20mL濃H2SO4，攪拌均勻后放在沙浴中加熱，并不停地?cái)嚢瑁^察反應(yīng)物的變化。用溫度計(jì)測(cè)量反應(yīng)物的溫度。當(dāng)溫度升至110－120℃時(shí)，注意反應(yīng)物的變化：開始有白煙冒出，反應(yīng)物變?yōu)樗{(lán)黑色，粘度增大，攪拌要用力。當(dāng)溫度上升到150℃時(shí)，反應(yīng)激烈進(jìn)行，反應(yīng)物迅速變稠變硬，這一過程幾分鐘內(nèi)即可結(jié)束，故這段時(shí)間要大力攪拌，避免反應(yīng)物凝固在蒸發(fā)皿上，激烈反應(yīng)后，把溫度計(jì)插入沙浴中，在200℃左右保持溫度約0.5h，不時(shí)攪動(dòng)以防結(jié)成大塊，最后移出沙浴，冷卻至室溫。2．硫酸溶礦的浸取：將產(chǎn)物轉(zhuǎn)入燒杯中，加入60mL約50℃的溫水，此時(shí)溶液溫度有所升高，攪拌至產(chǎn)物全部分散為止，保持體系溫度不得超過70℃，浸取時(shí)間為1h，以免TiOSO4水解。然后用玻璃砂漏斗抽濾，濾渣用10mL水洗滌一次，溶液體積保持在70mL，觀察濾液的顏色。3．除去主要雜質(zhì)鐵：往浸取溶液中加入適量鐵粉，并不斷攪拌至溶液變?yōu)樽虾谏═i3＋）為止，立即用玻璃砂漏斗抽濾，濾液用冰鹽水冷卻至0℃以下，觀察FeSO4·7H2O結(jié)晶析出，再冷卻一段時(shí)間后，進(jìn)行抽濾，回收FeSO4·7H2O。4．鈦鹽水解：將上述實(shí)驗(yàn)中得到的浸取液，取出1/5的體積，在不停地?cái)嚢柘轮鸬渭尤氲郊s400mL沸水中，繼續(xù)煮沸約10－15min后，再慢慢加入其余全部浸取液，繼續(xù)煮沸約0.5h后（應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)充水至原體積），靜置沉降，先用傾析法除去上層水，再用熱的稀H2SO4（2mol／L）洗兩次，并用熱水沖洗沉淀，直至檢查不出Fe2＋為止，用布氏漏斗抽濾，得偏鈦酸。5．煅燒：把偏鈦酸放在瓷坩鍋中，先小火烘干后大火燒至不再冒白煙為止（亦可在馬福爐內(nèi)850℃灼燒），冷卻，即得白色二氧化鈦粉末。