Question

金屬鈦（Ti）因其硬度大、熔點(diǎn)高、常溫時(shí)耐酸堿腐蝕而被廣泛用作高新科技材料，被譽(yù)為“未來(lái)金屬”。以鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，鈦酸亞鐵）為主要原料冶煉金屬鈦同時(shí)獲得副產(chǎn)品甲的工業(yè)生產(chǎn)流程如下，回答下列問(wèn)題：

（1）鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO₄，反應(yīng)中無(wú)氣體生成。副產(chǎn)品甲俗稱“綠礬”其化學(xué)式是________________。

（2）上述生產(chǎn)流程中加入Fe屑的目的是                   （用離子方程式表示），檢驗(yàn)副產(chǎn)品甲是否變質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法是                                            。

（3）上述生產(chǎn)流程中所得到的金屬鈦中混有少量雜質(zhì)，可加入      溶解后除去。

（4）溶液Ⅰ中含有Fe²⁺、TiO²⁺和少量Mg²⁺等陽(yáng)離子。常溫下，其對(duì)應(yīng)氫氧化物的Ksp如下表所示。

氫氧化物	Fe（OH)2	TiO(OH)2	Mg(OH)2
Ksp	8.0×10-16	1.0×10-29	1.8×10-11

①常溫下，若所得溶液中Mg²⁺的物質(zhì)的量濃度為0.0018mol/L，當(dāng)pH等于_________時(shí)，Mg(OH)₂開始沉淀。

②若將含有Fe²⁺、TiO²⁺和Mg²⁺的溶液加水稀釋，立即析出大量白色沉淀，寫出該反應(yīng)的離子方程式：__________________________________________________________________

（5）Mg還原TiCl₄過(guò)程中必須在1070K的溫度下進(jìn)行，你認(rèn)為還應(yīng)控制的反應(yīng)條件是__________________________

（6）在800--1000℃時(shí)電解TiO₂也可制得海綿鈦，裝置如圖所示。圖中b是電源的______極，陰極的電極反應(yīng)式________________。

 

 

Answer 1

【答案】

⑴ FeSO₄·7H₂O  ⑵ 2Fe^3＋+Fe=3Fe^2＋    取副產(chǎn)品甲少許溶于水，滴加適量KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠�紅色  ⑶ 稀鹽酸  （4）①10  ②TiO²⁺+2H₂O=TiO(OH)₂↓+2H⁺    （5）隔絕空氣（或在惰性氣體氛圍中）進(jìn)行反應(yīng)。 （6）正TiO₂   +4e^-=  Ti＋2O^2-

【解析】

試題分析：⑴ 綠礬的化學(xué)式是FeSO₄·7H₂O。⑵ 上述生產(chǎn)流程中加入Fe屑的目的是防止產(chǎn)生硫酸鐵。反應(yīng)的離子方程式是2Fe^3＋+Fe=3Fe^2＋ 。檢驗(yàn)副產(chǎn)品甲是否變質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法是取副產(chǎn)品甲少許溶于水，滴加適量KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠�紅色。若變?yōu)檠�紅色證明變質(zhì)了，否則未變質(zhì)。⑶ 上述生產(chǎn)流程中所得到的金屬鈦中混有少量雜質(zhì)Mg，可根據(jù)鎂的活動(dòng)性比鈦強(qiáng)，容易與酸發(fā)生反應(yīng)，通過(guò)加入鹽酸來(lái)溶解除去。⑷ Ksp=C(Mg²⁺)C²(OH^-)=1.8×10^-11;若開始產(chǎn)生沉淀，則=C(Mg²⁺)C²(OH^-)> Ksp。 C²(OH^-)=(1.8×10^-11)÷C(Mg²⁺)=(1.8c)÷0.0018mol/L=1.×10^-8,所以C(OH^-)=1×10^-4.C(H+)=11×10^-10.故PH=10. ②若將含有Fe²⁺、TiO²⁺和Mg²⁺的溶液加水稀釋，立即析出大量白色沉淀，該反應(yīng)的離子方程式：TiO²⁺+2H₂O=TiO(OH)₂↓+2H⁺  。（5）Mg還原TiCl₄過(guò)程中必須在1070K的溫度下進(jìn)行，而在高溫下Mg、及產(chǎn)生的Ti容易被氧化而變質(zhì)，甚至不能產(chǎn)生Ti。所以還應(yīng)控制的反應(yīng)條件是隔絕空氣（或在惰性氣體氛圍中）進(jìn)行反應(yīng)。 （6）正TiO₂   +4e^-=  Ti＋2O^2-（6）TiO2作陰極，石墨作陽(yáng)極。a是負(fù)極，b是正極。陰極的電極反應(yīng)式：TiO₂   +4e^-=  Ti＋2O^2-。

考點(diǎn)：考查Ti的冶煉方法及制取過(guò)程中涉及的各物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、離子的檢驗(yàn)的知識(shí)。