Question

（14分）二氧化钛广泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等，二氧化钛还可作为制备钛单质的原料。
Ⅰ.二氧化钛可由以下两种方法制备：
方法1：TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O，过滤、水洗除去其中的Cl^－，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO₂，此方法制备得到的是纳米二氧化钛。
（1）①TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O的化学方程式为                          。
②检验TiO₂·xH₂O中Cl^－是否被除净的方法是                         。
方法2：可用含有Fe₂O₃的钛铁矿（主要成分为FeTiO₃，其中Ti元素化合价为+4价）制取，其主要流程如下：

（2）Fe₂O₃与H₂SO₄反应的离子方程式是                                  。
（3）甲溶液中除含TiO²⁺之外还含有的金属阳离子有                        。
（4）加Fe的作用是                                                    。
Ⅱ、二氧化钛可用于制取钛单质
（5）TiO₂制取单质Ti，涉及到的步骤如下：
TiO₂TiCl₄Ti
反应②的方程式是                                 ，该反应需要在Ar气氛中进
行，请解释原因：                              。

Answer 1

（14分，每空2分）
（1）①TiCl₄ + （x + 2）H₂O（过量）TiO₂·xH₂O↓ + 4HCl（写＝不扣分）
②取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不产生白色沉淀，说明Cl^-已洗净。
（2）Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O  
（3）Fe³⁺、Fe²⁺ 
（4）将Fe³⁺转化为Fe²⁺
（5）TiCl₄ + 2Mg2MgCl₂ + Ti；防止高温下Mg（Ti）与空气中O₂（或CO₂、N₂）作用。

试题分析：（1）①TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O和氯化氢，根据元素守恒规律书写其化学方程式为
TiCl₄ + （x + 2）H₂O（过量）TiO₂·xH₂O↓ + 4HCl；
②检验沉淀是否被洗干净的方法是取少量洗涤后的溶液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不产生白色沉淀，说明Cl^-已洗净。
（2）Fe₂O₃与H₂SO₄发生反应生成硫酸铁和水，氧化铁是氧化物，不能拆开，硫酸是强酸，写成离子形式，所以离子方程式为Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O ；
（3）FeTiO₃中Ti元素化合价为+4价，则Fe为+2价，钛铁矿中含有氧化铁，所以甲溶液中除iO²⁺之外还含有的金属阳离子有Fe³⁺、Fe²⁺ 
（4）加Fe的作用是将Fe³⁺转化为Fe²⁺，便于Fe²⁺结晶为FeSO₄·7H₂O
（5）TiCl₄与Mg在800℃发生置换反应生成钛和氯化镁，化学方程式为TiCl₄ + 2Mg2MgCl₂ + Ti；
Mg与Ti在高温条件下易与空气中的氧气、二氧化碳发生反应，所以为了防止高温下Mg（Ti）与空气中O₂（或CO₂、N₂）作用，该反应需要在Ar气氛中进行。