Question

【题目】金属钛（Ti）硬度大、熔点高、耐酸碱腐蚀，被广泛用于航天航空、医疗卫生及日常生活中。以钛铁矿（主要成分是FeTiO3）为原料冶炼金属钛的生产工艺如下：

（1）钛铁矿（精矿)中加入硫酸，充分反应后生成TiOSO4、H2O和另外一种硫酸盐，且反应前后Fe的化合价不变，则FeTiO3中Fe的化合价为______。

（2）上述制备过程中，加入“铁屑”的目的是______（填字母）。

A.防Fe2＋被氧化 B.与Fe3＋反应 C.防Fe2＋水解 D.防Fe3＋水解

（3）上述生产流程中，灼烧操作需要用到的含硅酸盐的仪器有玻璃棒、酒精灯、____________。

（4）已知钛酸难溶于水，其化学式为H2TiO3。则加热溶液2时反应的离子方程式为______。

（5）已知气体丙是一种有毒气体，写出二氧化钛与氯气和过量焦炭在高温下反应的化学方程式______。

（6）铁钛合金是一种常用的不锈钢材料，某同学在探究该合金性质时，往含有TiO2＋、Fe3＋的溶液中加入铁屑至溶液显紫色，该过程中发生的反应有：

① 2Fe3＋＋Fe ＝3Fe2＋

② Ti3＋（紫色）＋Fe3＋＋H2O ＝TiO2＋（无色）＋Fe2＋＋2H＋

③______。

（7）以绿矾为原料，可以制备重要工业原料氧化铁。基本流程如下：

FeCO3达到沉淀溶解平衡时，室温下测得溶液的pH为8，c(Fe2＋)为1.0×10－5 mol/L。请通过计算判断所得FeCO3固体中是否混有Fe(OH)2_____（已知： Ksp[Fe(OH)2] ＝ 4.9×10－17）

Answer 1

【答案】+2 A 泥三角、坩埚 TiO2++2H2O H2TiO3↓＋2H+ TiO2+2C+2Cl2 TiC14+2CO 2TiO2++Fe+4H+=2Ti3++Fe2++2H2O 因为c(Fe2+)·c2(OH-)=1.0×10-5×(1×10-6)2 = 1.0×10-17<KSP[Fe(OH)2]，故无Fe(OH)2生成

【解析】

（1）钛铁矿（精矿)中加入硫酸，充分反应后生成TiOSO4、H2O和另外一种硫酸盐，且反应前后Fe的化合价不变，根据化合物中各元素化合价代数和为0，TiOSO4中氧为-2价，硫酸根的根价为-2价，则Ti的化合价为+4价，则FeTiO3中Fe的化合价为+2价；

（2）因为二价铁易被氧化和发生水解反应，所以加入铁屑的目的是防止Fe2＋被氧化，答案选A；

（3）灼烧操作需要用到的含硅酸盐的仪器有玻璃棒、酒精灯、泥三角、坩埚；

（4）由（1）可知溶液2中有TiOSO4，且后续操作为过滤，故加入水发生TiOSO4的水解反应，生成H2TiO3和H2SO4，反应的离子方程式为TiO2++2H2O H2TiO3↓＋2H+；

（5）H2TiO3受热分解生成水和TiO2，气体丙是一种有毒气体一氧化碳，二氧化钛与氯气和过量焦炭在高温下反应生成氯化钛、和一氧化碳，反应的化学方程式为TiO2+2C+2Cl2 TiC14+2CO；

（6）③TiO2＋将铁氧化为Fe2＋，同时被还原为Ti3＋，故该过程中发生的反应还有2TiO2++Fe+4H+=2Ti3++Fe2++2H2O；

(7) 因为c(Fe2+)·c2(OH-)=1.0×10-5×(1×10-6)2 = 1.0×10-17<KSP[Fe(OH)2]，故无Fe(OH)2生成。