题目内容
【题目】工业由钛铁矿（主要成分FeTiO3，Fe2O3、Al2O3、FeO、SiO2等杂质）制备TiCl4的工艺流程如下：
已知：
①酸浸 FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)
②水解 TiOSO4(aq)+2H2O(l)
H2TiO3(s)+H2SO4(aq)
③煅烧 H2TiO3(s)
TiO2(s)+H2O(s)
（1）FeTiO3中钛元素的化合价为 ，试剂A为 。
（2）碱浸过程发生反应的离子反应方程式为 。
（3）酸浸后需将溶液温度冷却至70℃左右，若温度过高会导致最终产品吸收率过低，原因是 。
（4）上述流程中氯化过程的化学反应方程式为 。
已知TiO2(s)+2Cl2(g)
TiCl4(l)+O2(g) △H=+151kJ·mol-1。该反应极难进行，当向反应体系中加入碳后，则反应在高温条件下能顺利发生。从化学平衡的角度解释原因是 。
（5）TiCl4极易水解，利用此性质可制备纳米级TiO2·xH2O，该反应的化学反应方程式是 。
【答案】（1）+4 Fe（或铁）
（2）Al2O3 + 2OH- = AlO2- + H2O、SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O
（3）温度过高会导致TiOSO4 提前水解生成H2TiO3沉淀
（4）TiO2 +C + 2Cl2 
TiCl4 + CO2， C与O2反应减小O2的浓度使平衡向右移动；C与O2反应放热，温度升高，使平衡向右移动，促使反应顺利进行
（5）TiCl4 + (x+2)H2O = TiO2·xH2O + 4HCl
【解析】
试题分析：（1）根据酸浸反应FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)可知，FeTiO3中Fe元素化合价为+2价，则Ti元素为+4。然后加入试剂A为Fe（或铁），发生反应2Fe3++Fe= 3Fe2+。
故答案为：+4；Fe（或铁）。
（2）碱浸的目的是除去Al2O3和SiO2等杂质，发生反应的离子反应方程式为：A l2O3 + 2OH- = AlO2- + H2O、SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O。
故答案为：Al2O3 + 2OH- = AlO2- + H2O、SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O。
（3）酸浸后需将溶液温度冷却至70℃左右，温度过高会导致TiOSO4 提前发生水解反应：TiOSO4(aq)+2H2O(l)
H2TiO3(s)+H2SO4(aq)生成H2TiO3沉淀，导致最终产品吸收率过低。
故答案为：温度过高会导致TiOSO4 提前水解生成H2TiO3沉淀。
（4）该工业流程中氯化过程的化学反应方程式为：TiO2 +C + 2Cl2 TiCl4 + CO2；由于TiO2(s)+2Cl2(g)
TiCl4(l)+O2(g)为可逆反应，且正反应为吸热反应，加入碳粉后，C与O2反应减小O2的浓度使平衡向右移动；C与O2反应放热，温度升高，使平衡向右移动，促使反应顺利进行。
故答案为：TiO2 +C + 2Cl2 TiCl4 + CO2； C与O2反应减小O2的浓度使平衡向右移动；C与O2反应放热，温度升高，使平衡向右移动，促使反应顺利进行。
（5）TiCl4极易水解生成备纳米级TiO2·xH2O，该反应的化学反应方程式为：TiCl4 + (x+2)H2O = TiO2·xH2O + 4HCl。
故答案为：TiCl4 + (x+2)H2O = TiO2·xH2O + 4HCl。
