题目内容

2．用钛铁矿（主要含FeTiO3及Fe2O3、SiO2等不溶性杂质）提取高品位TiO2的一种流程如图1所示．

回答下列问题：
（1）有关钛的说法正确的是AD（填字母序号）．
A．TiOSO4中钛元素的化合价为+4价
B．TiO2中既含有离子键，又含有共价键
C．钛元素位于元素周期表中IVA族
D．在稀有气体氩氛围和800℃条件下，用金属镁与四氯化钛反应可制取金属钛．反应的化学方程式为TiCl4+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ai}$Ti+2MgCl2
（2）为了从浸取液中获取纯净的FeSO4•7H2O，Ⅱ中应采取的操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．如何检验提取FeSO4•7H2O后的溶液中存在Fe2+取少量剩余溶液于试管中，滴加KSCN溶液无明显现象；再加少量氯水，溶液变红，证明溶液中有Fe2+存在．
（3）Ⅲ中生成H2TiO3的离子方程式是TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+．
（4）将TiO2与焦炭混合，通入氯气在1173K下反应，然后将生成的TiCl4与CO分离可制取TiCl4．此反应中，氧化剂与还原剂物质的量之比是．TiCl4极易水解，利用此性质又可制备纳米级二氧化钛TiO2•xH2O，该反应的化学方程式是TiCl4+（x+2）H2O?TiO2•xH2O↓+4HCl．
（5）将TiO2 熔于NaF 制成熔融盐，以石墨为阴极、覆盖了氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层为阳极，用如图2所示电解装置制取金属钛．阳极电极反应式是H2+O2--2e-=H2O．

分析 （1）A．在化合物里，正负化合价的代数和为0；
B．活泼金属和活泼非金属元素之间易形成离子键，非金属元素之间易形成共价键；
C．钛的原子序数是22；
D．工业上在高温和稀有气体的保护下，用镁和四氯化钛发生置换反应来制取钛．
（2）通过蒸发、浓缩、结晶、过滤，可得到FeSO4.7H2O；遇KSCN溶液呈血红色是Fe3+的特征反应，根据Fe3+的特征反应先加KSCN溶液，确定是否含有Fe3+；如果没有Fe3+，根据氯水的性质，再向溶液中加入氯水，观察溶液的颜色是否变化，从而确定是否含有Fe2+；
（3）TiO2+水解生成H2TiO3和H+；
（4）发生反应为：TiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO，C元素的化合价升高，Cl元素的化合价降低；TiCl4水解生成TiO2•xH2O和HCl；
（5）电解池的阳极发生失电子的氧化反应．

解答 解：（1）A．氧元素的化合价是-2价，硫酸根的化合价是-2价，所以在TiOSO4中钛元素的化合价为+4价，故A正确；
B．TiO2只含离子键，不含共价键，为离子化合物，故B错误；
C．钛的原子序数是22，位于元素周期表中IVB族，故C错误；
D．工业上在高温和稀有气体的保护下，用镁和四氯化钛发生置换反应来制取钛，同时生成氯化镁，该反应的化学方程式为TiCl4+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ai}$Ti+2MgCl2，故D正确．
故答案为：AD；
（2）通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，可得到FeSO4.7H2O；Fe2+与KSCN溶液反应无血红色出现，但Fe3+与KSCN反应产生血红色，因此，要证明某溶液中有无Fe2+，则先要在溶液中加入KSCN溶液，没有出现血红色，再向其中加入氯水出现血红色，则证明原溶液中含Fe2+．，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；取少量剩余溶液于试管中，滴加KSCN溶液无明显现象；再加少量氯水，溶液变红，证明溶液中有Fe2+存在；
（3）TiO2+水解生成H2TiO3，离子方程式是TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+，故答案为：TiO2++2H2O=H2TiO3↓+2H+；
（4）TiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl4+2CO中，C元素的化合价升高，则C被氧化，做还原剂，升高4价，Cl元素的化合价降低，则Cl2为氧化剂，降低4价，则氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1；TiCl4水解生成TiO2•xH2O和HCl，化学方程式是TiCl4+（X+2）H2O?TiO2•xH2O↓+4HCl，故答案为：1：1；TiCl4+（X+2）H2O?TiO2•xH2O↓+4HCl；
（5）电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应，与氢气结合生成水，所以电极反应式H2+O2--2e-=H2O，故答案为：H2+O2--2e-=H2O．

点评 本题考查物质的分离提纯以及电解池的工作原理，题目难度不大，本题注意把握电极反应式的书写，图中电子的移动方向是解答的关键．

练习册系列答案
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