Question

【题目】四氯化钛（TiCl4）是制取航空材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿（主要成分是FeTiO3，不溶于水）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如图：

回答下列问题：

（1）“酸浸”时需要将钛铁矿粉碎，其目的是____。

（2）浸出液呈强酸性，含有TiO2＋、Fe2＋及少量Fe3＋、Al3＋等离子，则生成TiO2＋的离子方程式是__。

（3）“反应”时需加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：

2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋

2TiO2＋（无色）＋Fe＋4H＋＝2Ti3＋（紫色）＋Fe2＋＋2H2O

Ti3＋（紫色）＋Fe3＋＋H2O＝TiO2＋（无色）＋Fe2＋＋2H＋

加入铁屑的作用是____。

（4）通过控制条件，可以使过程①中生成的TiO2·nH2O形成一种液态分散系，用一束光照射该分散系能够产生丁达尔效应，则分散质颗粒直径的范围是____。

（5）过程①制得的固体TiO2·nH2O需用过量酸清洗以除去其中的Fe(OH)3杂质，检验Fe(OH)3杂质除净的实验方法是____。

（6）过程③生成的废气中含有CO，则TiO2和焦炭、氯气在高温下发生反应的化学方程式是___。

（7）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是____（只要求写出一项）。

（8）依据表中信息，可采用___方法精制含少量SiCl4杂质的TiCl4。

	TiCl4	SiCl4
熔点/℃	－25.0	－68.8
沸点/℃	136.4	57.6

Answer 1

【答案】增大接触面积，加快反应速率 FeTiO3＋4H＋＝TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O 将Fe3＋还原为Fe2＋ 10-9~10-7m 用试管取少量最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若溶液未变为血红色，则说明Fe(OH)3杂质已除净 TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO 过程③中产生的CO和残留的Cl2有毒，污染空气 蒸馏

【解析】

（1）将钛铁矿粉碎，可以增大固体反应物的接触面积，加快反应速率；

故答案为：增大接触面积，加快反应速率；

（2）根据已知信息，确定部分反应物FeTiO3和生成物TiO2＋、Fe2＋，再结合元素守恒，电荷守恒配平生成TiO2＋的离子方程式为FeTiO3＋4H＋＝TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O；

故答案为：FeTiO3＋4H＋＝TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O；

（3）根据题意：浸出液中含有少量Fe3＋，而浸出液加入铁粉后浓缩、结晶得到FeCl2晶体，因此加入铁粉的目的是将Fe3＋还原为Fe2＋，加入铁屑至浸出液显紫色，说明Fe3＋已完全被还原为Fe2＋；

故答案为：将Fe3＋还原为Fe2＋；

（4）能够产生丁达尔效应的分散系为胶体，则分散质颗粒直径的范围是10-9~10-7m；

故答案为：10-9~10-7m；

（5）过量酸将Fe(OH)3中和为Fe3＋，用试管取少量最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若溶液未变为血红色，则说明Fe(OH)3杂质已除净；

故答案为：用试管取少量最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若溶液未变为血红色，则说明Fe(OH)3杂质已除净；

（6）过程③反应物为TiO2、氯气、焦炭，生成的废气中含有CO，根据得失电子守恒、元素守恒写出方程式，则TiO2和焦炭、氯气在高温下发生反应的化学方程式是TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO；

故答案为：TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO；

（7）依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是过程③中产生的CO和残留的Cl2有毒，污染空气；

故答案为：过程③中产生的CO和残留的Cl2有毒，污染空气；

（8）SiCl4、TiCl4为液态混合物，沸点相差较大，因此可用蒸馏的方法提纯TiCl4；

故答案为：蒸馏。