题目内容
[化学-选修化学与技术]金属钛（Tl）因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料，被誉为“未来金属”．常温下，钛的化学活性很小，仅能与氧气、氢氟酸等几种物质起反应．但在较高温度下，钛可与多种单质和化合物发生反应．以钛铁矿（主要成分FeTlO2，钛酸亚铁）为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如下：
请回答下列问题：
（1）钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TlOSO4，无气体生成，副产品甲是 ．
（2）上述生产流程中加入Fe的目的是 ，检验副产品甲是否变质的实验方法是 ．
（3）上述生产流程中所得一的金属钛中混有少量杂质，可加入 溶解后除去．
（4）科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找到了冶炼钛的新工艺，它可以用熔融法直接电解中间产品乙制取金属法．
①直接电解法（剑桥法）生产钛是种较先进的方法，电解质为熔融的氧化钙，原理如图所示；在阴极，被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛，可能发生的反应或电极反应为 ．
②SOM技术是一种绿色环保先进技术，阳极用金属陶瓷，并用固体氧离子隔膜将两 极产物隔开，只允许氧离子通过，在电解过程中阳极通入某种还原性气体，可防止CO、CO2污染物产生，通入的气体若是单质，可以是 ，则阳极发生的电极反应式为 ．
请回答下列问题：
（1）钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TlOSO4，无气体生成，副产品甲是
（2）上述生产流程中加入Fe的目的是
（3）上述生产流程中所得一的金属钛中混有少量杂质，可加入
（4）科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找到了冶炼钛的新工艺，它可以用熔融法直接电解中间产品乙制取金属法．
①直接电解法（剑桥法）生产钛是种较先进的方法，电解质为熔融的氧化钙，原理如图所示；在阴极，被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛，可能发生的反应或电极反应为
②SOM技术是一种绿色环保先进技术，阳极用金属陶瓷，并用固体氧离子隔膜将两 极产物隔开，只允许氧离子通过，在电解过程中阳极通入某种还原性气体，可防止CO、CO2污染物产生，通入的气体若是单质，可以是
分析：（1）溶液I溶质为TiOSO4和FeSO4 ；
（2）检验Fe3+用SCN-；
（3）金属钛中混有少量杂质镁，可用盐酸除杂；
（4）①在阴极，氧化钙被还原生成Ca，被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛；
②氧气生成氧气，为防止氧化石墨，可通入氢气．
（2）检验Fe3+用SCN-；
（3）金属钛中混有少量杂质镁，可用盐酸除杂；
（4）①在阴极，氧化钙被还原生成Ca，被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛；
②氧气生成氧气，为防止氧化石墨，可通入氢气．
解答：解：（1）溶液I溶质为TiOSO4和FeSO4 ，所以副产品甲是FeSO4?7H2O，故答案为：FeSO4?7H2O；
（2）副产品为FeSO4?7H2O，加入铁粉，可防止Fe2+氧化，如甲变质，则被氧化生成Fe3+，可取副产品甲少许溶于水，滴加适量KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，
故答案为：防止Fe2+氧化；取副产品甲少许溶于水，滴加适量KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色；
（3）金属钛中混有少量杂质镁，由题给信息钛的化学活性很小，仅能与氧气、氢氟酸等几种物质起反应可知，可用盐酸除杂，
故答案为：稀盐酸；
（4）①在阴极，氧化钙被还原生成Ca，被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛，电极反应为Ca2++2e-=Ca、2Ca+TlO2=2Ca+Ti，
故答案为：Ca2++2e-=Ca、2Ca+TlO2=2Ca+Ti；
②氧气生成氧气，为防止氧化石墨，可通入氢气，故答案为：H2；H2-2e-+O2-=H2O．
（2）副产品为FeSO4?7H2O，加入铁粉，可防止Fe2+氧化，如甲变质，则被氧化生成Fe3+，可取副产品甲少许溶于水，滴加适量KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，
故答案为：防止Fe2+氧化；取副产品甲少许溶于水，滴加适量KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色；
（3）金属钛中混有少量杂质镁，由题给信息钛的化学活性很小，仅能与氧气、氢氟酸等几种物质起反应可知，可用盐酸除杂，
故答案为：稀盐酸；
（4）①在阴极，氧化钙被还原生成Ca，被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛，电极反应为Ca2++2e-=Ca、2Ca+TlO2=2Ca+Ti，
故答案为：Ca2++2e-=Ca、2Ca+TlO2=2Ca+Ti；
②氧气生成氧气，为防止氧化石墨，可通入氢气，故答案为：H2；H2-2e-+O2-=H2O．
点评：本题考查物质的制备实验方案的设计，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型，难度中等，注意把握实验的基本原理和物质的性质．
练习册系列答案
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下图是某工厂对海水资源进行综合利用的示意图．
请回答下列问题：
（1）请列举一种海水淡化的方法 ．；
（2）工业上常用离子交换膜电解槽生产NaOH，电解过程中大量通过离子交换膜的离子是 ，NaOH在电解槽的 室生成，由饱和食盐水制取NaOH的化学方程式为 ；
（3）侯氏制碱法中首先向饱和食盐水中通入CO2和NH3制得NaHCO3，先通入
（填化学式），理由是 ．再由NaHCO3制得纯碱，化学方程式为 ．
（4）镁是一种用途很广泛的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取．已知有关物质的熔沸点数据如下：
结合表中数据和实际生产情况说明，工业上生产镁采用电解MgCl2而不是电解MgO的理由 ．
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（1）请列举一种海水淡化的方法
（2）工业上常用离子交换膜电解槽生产NaOH，电解过程中大量通过离子交换膜的离子是
（3）侯氏制碱法中首先向饱和食盐水中通入CO2和NH3制得NaHCO3，先通入
（填化学式），理由是
（4）镁是一种用途很广泛的金属材料，目前世界上60%的镁从海水中提取．已知有关物质的熔沸点数据如下：
| MgO | MgCl2 | |
| 熔点/℃ | 2852 | 714 |
| 沸点/℃ | 3600 | 1412 |