Question

（14分）二氧化鈦廣泛應(yīng)用于各類結(jié)構(gòu)表面涂料、紙張涂層等，二氧化鈦還可作為制備鈦單質(zhì)的原料。

Ⅰ.二氧化鈦可由以下兩種方法制備：

方法1：TiCl4水解生成TiO2·xH2O，過濾、水洗除去其中的Cl－，再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO2，此方法制備得到的是納米二氧化鈦。

（1）①TiCl4水解生成TiO2·xH2O的化學方程式為 。

②檢驗TiO2·xH2O中Cl－是否被除凈的方法是 。

方法2：可用含有Fe2O3的鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，其中Ti元素化合價為+4價）制取，其主要流程如下：

（2）Fe2O3與H2SO4反應(yīng)的離子方程式是 。

（3）甲溶液中除含TiO2+之外還含有的金屬陽離子有 。

（4）加Fe的作用是 。

Ⅱ、二氧化鈦可用于制取鈦單質(zhì)

（5）TiO2制取單質(zhì)Ti，涉及到的步驟如下：

TiO2TiCl4Ti

反應(yīng)②的方程式是 ，該反應(yīng)需要在Ar氣氛中進

行，請解釋原因： 。

 

Answer 1

（14分，每空2分）

（1）①TiCl4 + （x + 2）H2O（過量）TiO2·xH2O↓ + 4HCl（寫＝不扣分）

②取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明Cl-已洗凈。

（2）Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O

（3）Fe3+、Fe2+

（4）將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+

（5）TiCl4 + 2Mg2MgCl2 + Ti；防止高溫下Mg（Ti）與空氣中O2（或CO2、N2）作用。

【解析】

試題分析：（1）①TiCl4水解生成TiO2·xH2O和氯化氫，根據(jù)元素守恒規(guī)律書寫其化學方程式為

TiCl4 + （x + 2）H2O（過量）TiO2·xH2O↓ + 4HCl；

②檢驗沉淀是否被洗干凈的方法是取少量洗滌后的溶液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明Cl-已洗凈。

（2）Fe2O3與H2SO4發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鐵和水，氧化鐵是氧化物，不能拆開，硫酸是強酸，寫成離子形式，所以離子方程式為Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O ；

（3）FeTiO3中Ti元素化合價為+4價，則Fe為+2價，鈦鐵礦中含有氧化鐵，所以甲溶液中除iO2+之外還含有的金屬陽離子有Fe3+、Fe2+

（4）加Fe的作用是將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，便于Fe2+結(jié)晶為FeSO4·7H2O

（5）TiCl4與Mg在800℃發(fā)生置換反應(yīng)生成鈦和氯化鎂，化學方程式為TiCl4 + 2Mg2MgCl2 + Ti；

Mg與Ti在高溫條件下易與空氣中的氧氣、二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，所以為了防止高溫下Mg（Ti）與空氣中O2（或CO2、N2）作用，該反應(yīng)需要在Ar氣氛中進行。

考點：考查工業(yè)制備鈦、二氧化鈦的反應(yīng)原理，對工業(yè)流程的分析，化學方程式的書寫