Question

【题目】金属钛性能优越，被称为继铁、铝之后的“第三金属”，工业上用钛矿石（主要成分：FeO、TiO2，SiO2等）为原料制取钛，工艺流程如下，回答下列问题：

已知：TiO2(s)+H2SO4(aq)=TiOSO4(aq)+H2O

（1）钛矿石在加入浓硫酸酸溶前要先粉碎，其目的是__________。

（2）操作1名称为_______，固体2的主要成分是______， 写出金属钠与TiCl4共热的化学反应方程式_________________。

（3）一定温度下，在一个固定容积的容器中发生反应：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g),反应中氧化剂是________，下列说法能够说明该反应已达化学平衡状态的是_________________。

A．反应每断裂2个Cl一Cl键，同时生成2 个CO键

B. 容器内压强不再发生变化

C. Cl2和TiCl4的浓度不再变化

D.v(TiCl4)正=2v(C)逆

(4）将50吨钛矿石经上述变化后，最终可得金属钛12吨，假设各步反应均完全，则原矿石中TiO2的百分含量为_____________。

Answer 1

【答案】 增大反应物的接触面积，使反应速率加快 过滤 FeSO4(FeSO4·7H2O等合理都行) 4Na+TiCl4 Ti+4NaCl 氯气 BC 40%

【解析】（1）矿石粉碎能够增大酸浸时的接触面积，加快酸浸的速率；（2）由框图可知：原料是钛铁矿，主要产品是钛，副产品为绿矾和硫酸，由信息可知：框图的第一步反应为：TiO2＋H2SO4===TiOSO4＋H2O，框图的第二步中加入水和过量铁，加入物质铁的目的是防止Fe2＋被氧化，那么固体2无疑是硫酸亚铁。操作1得到固体和液体，只能是过滤；金属钠与TiCl4共热产生金属钛，故为置换反应，由此可写出对应的化学方程式；（3）根据反应TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）TiCl4（g）+2CO（g），反应前后Ti化合价没有变化，氯的化合价降低，故氧化剂为氯气；A.反应每断裂2个Cl-Cl键，同时生成2个C≡O键，均为正反应速率，错误；B.容器内压强不再发生变化，即气体分子数不变，说明已经达到平衡状态，正确；C. Cl2和TiCl4的浓度不再变化，说明达到平衡，正确；D. 固体的浓度为定值，不能用于描述反应速率，错误。

（4）根据物质的变化不难写出化学方程式，根据关系式

TiO2——Ti

80 48

20 12 可得百分含量为20/50×100%=40%。