Question

【题目】(1)工业上用钛矿石(主要成分为FeTiO3，主要含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)经过以下流程制得TiO2:

其中，步骤II发生的主要反应为:2H2SO4+ FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O

①步骤I发生反应的离了方程式是:_____________、___________。为提高钛矿石的碱浸出速率，步骤I可采取的办法除提高碱的浓度外，还可以采取的办法有_________________、__________________________(写出两种方法)。

②步骤II中加入Fe的目的是___________________；分离出FeSO4晶体的操作是___________。

③步骤III形成的TiO2·nH2O 为胶体，其反应的化学方程式为____________________。

(2)可利用TiO2通过下述两种方法制备金属钛:

方法一: 将TiO2作阴极，石墨作阳极，熔融CaO为电解液，碳块作电解槽池，电解TiO2制得钛，阳极上一定生成的气体是____________，可能生成的气体是__________________。

方法二: 通过以下反应制备金属钛

①TiO2 (s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g) △H=+ 151kJ/mol

②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti

实际生产中，需在反应①过程中加入碳，可以顺利制得TiCl4。碳的作用除燃烧放热外，还具有的作用是_______________________________________。

Answer 1

【答案】 Al2O3+2OH-=2A1O2-+H2O SiO2+2OH-=SiO32-+H2O 升高温度(或加热) 粉碎矿石或搅拌 还原Fe3+ 过滤 TiOSO4+(n+1)H2OTiO2·nH2O(胶体)+H2SO4 O2或氧气 CO2(或CO或CO2和CO) 消耗O2，促进中衡向正反应方向移动

【解析】试题分析：（1）①根据二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水、氧化铝和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和水；根据影响反应速率的因素分析提高钛矿石的碱浸出速率的方法；②Fe能把Fe3+还原为Fe2+；分离出FeSO4晶体属于固液分离；③TiOSO4水解为TiO2·nH2O(胶体)；（2）阳极氧离子失电子发生氧化反应生成氧气；氧气与C单质反应生成CO或CO2；根据碳消耗氧气，促进平衡移动分析；

解析：（1）①氧化铝是两性氧化物，既能和强酸反应又能和强碱反应生成盐和水，反应离子方程式是Al2O3+2OH-=2A1O2-+H2O；二氧化硅是酸性氧化物，能和强碱反应生成硅酸钠和水，反应离子方程式是SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；升高温度或粉碎矿石或搅拌都能提高钛矿石的碱浸出速率；②Fe能把Fe3+还原为Fe2+，步骤II中加入Fe的目的是还原Fe3+；分离出FeSO4晶体用过滤法；③TiOSO4水解为TiO2·nH2O(胶体)的化学方程式为TiOSO4+(n+1)H2OTiO2·nH2O(胶体)+H2SO4；（2）阳极氧离子失电子发生氧化反应生成氧气；氧气与C单质反应生成CO或CO2，所以阳极上一定生成的气体是氧气，可能生成的气体是CO或CO2；加入碳消耗O2，促进中衡向正反应方向移动。