题目内容
随着不断向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、日常生活用品等行业推广，钛金属日益被人们重视，被誉为“现代金属”和“战略金属”，是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资。工业主要以二氧化钛为原料冶炼金属钛。
Ⅰ.二氧化钛可由以下两种方法制备：
方法1：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：
（1）由滤液获得绿矾晶体的操作过程是 。
（2）甲溶液中除含TiO2+之外还含有的金属阳离子有 。
（3）已知10kg该钛铁矿中铁元素的质量分数为33.6%，能够得到绿矾晶体22.24kg，试计算最少加入铁粉的质量。
方法2：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。
（4）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 。
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：
反应②的化学方程式是 ，该反应成功需要的其他条件及原因是 。
（1）冷却、结晶、过滤
（2）Fe3+ 、Fe2+
（3）1.12kg
（4）①TiCl4 + (x+2)H2O(过量)
TiO2·xH2O↓ + 4HCl
②取最后一次洗涤液少量，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，不产生白色沉淀，说明Cl－已除净。
（5）
稀有气体保护，防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用
解析试题分析：（1）滤液中含有的溶质是FeSO4，要从中得绿矾晶体的操作过程是蒸发浓缩、冷却、结晶，最后过滤即得到固体就是绿矾。（2）钛铁矿中含有Fe2O3当加入过量的硫酸溶解时，Fe2O3与硫酸反应产生Fe2 (SO4)3,因此该溶液中含有的阳离子为Fe3+ 、Fe2+、TiO2+、H+。则除含TiO2+之外还含有的金属阳离子有Fe3+ 、Fe2+。（3）钛铁矿中铁元素的质量33.6%×10kg=3.36Kg.绿矾晶体22.24kg中含有的Fe元素的质量为22.24kg×(56÷278)=4.48Kg.所以加入的Fe元素的质量为4.48Kg-3.36Kg="1.12Kg." （4）①TiCl4水解生成TiO2·XH2O的化学方程式为TiCl4 + (x+2)H2O(过量) TiO2·xH2O↓ + 4HCl. ②检验TiO2·XH2O中Cl-是否被除净的方法是取最后一次洗涤液少量，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，不产生白色沉淀，说明Cl－已除净。（5）根据题意和已知条件可得反应的方程式为。因为Mg及反应产生的Ti容易与其它物质发生反应，为防止在高温下它们与空气中的氧气反应，所以该反应成功需要在稀有气体的环境中进行。
考点：考查TiO2的制取方法及以TiO2为原料制取钛单质的反应原理、混合物的分离方法、反应条件的选择。
名师点拨卷系列答案利用工业炼铜后的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)，制备无机高分子絮凝剂聚合氯化铝和净水剂高铁酸钠(Na2FeO4)。其工艺流程如下(部分操作和条件略)：
Ⅰ．用稀盐酸浸取炉渣，过滤；
Ⅱ．向滤液中加入过量NaClO溶液，调pH约为3，过滤；
Ⅲ．溶液进行减压蒸发等操作,甩干后送入聚合炉中进行高温聚合，……得到聚合氯化铝。
Ⅳ．将Ⅱ中得到沉淀洗涤、干燥,再与NaClO和NaOH反应，生成高铁酸钠。
（1）稀盐酸溶解Fe2O3的离子方程式是 。
（2）验证炉渣中含有FeO必要的化学试剂为 。
（3）已知：生成氢氧化物沉淀的pH
| 物质 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Fe(OH)2 |
| 开始沉淀时 | 1．5 | 3．4 | 6．3 |
| 完全沉淀时 | 2．8 | 4．7 | 8．3 |
①步骤Ⅱ中加入过量NaClO，反应的离子方程式是 。
②根据表中数据解释步骤Ⅱ中，调pH约为3的目的是 。
（4）该工业流程存在缺点，在步骤Ⅱ伴随着有氯气产生，此反应方程式是 。
（5）步骤Ⅲ中在减压蒸发与甩干操作之间，还需进行的操作是 。
（6）在步骤Ⅳ中，若该反应生成166 g Na2FeO4转移3 mol电子，则参加反应的还原剂和氧化剂的物质的量之比是 。
锂被誉为“金属味精”，以LiCoO2为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β锂辉矿(主要成分为LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：
已知：部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：
| 氢氧化物 | Fe(OH)3 | Al(OH)3 | Mg(OH)2 |
| 开始沉淀pH | 2.7 | 3.7 | 9.6 |
| 完全沉淀pH | 3.7 | 4.7 | 11 |
请回答下列问题：
（1）写出反应Ⅰ中有电子转移的化学方程式_________________________；
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_______________；
（3）有同学认为在反应Ⅲ中只需加入碳酸钠溶液也能达成该步骤的目的，请阐述你的观点和理由 ____________；
（4）上述流程蒸发浓缩环节，若在实验室进行该操作，当蒸发浓缩至________出现时，就可停止该操作。
（5）Li与Mg、Be与Al、B与Si这三对元素在周期表中处于对角线位置，相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这种相似性称为对角线规则。步骤③中电解时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是___________。
（6）请设计一种从水洗后的矿泥中分离出Al2O3的流程：
（流程常用的表示方式为：
） 
2NaAlO2+CO2↑。请回答：
，再加入可溶性硫酸盐处理多余的Ba2+。加入可溶性钡盐后的废水中Ba2+的浓度应不小于 mol/L，后续废水处理方能达到国家排放标准。
。写出酸性条件下 CrO42－与绿矾在溶液中反应的离子方程式 。
硼酸（H3BO3)大量应用于玻璃制造行业，以硼镁矿（2Mg0.B203.H20、Si02及少量Fe304、CaCO3, Al2O3)为原料生产硼酸的工艺流程如下：
已知：H3BO3在200C、400C、600C、1000C时的溶解度依次为5.0 g、8.7 g、14.8 g、40. 2 g。Fe3 +、Al3+、Fe2 +和Mg2+以氢氧化物形式完全沉淀时，溶液的pH分别为3. 2、 5.2、9.7和 12.4。
（1）由于矿粉中含CaC03，为防止“浸取”时容易产生大量泡沫使物料从反应器中溢出，应采取的措施是： 。
（2）“浸出液”显酸性，含H3B03和Mg2+和SO42-，还含有Fe2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等杂质。“除杂”时向浸出液中依次加入适量H202和Mg0,除去的杂质离子是_______。H2O2的作用是____________________________________________ (用离子方程式表示）。
（3）“浸取”后，采用“热过滤”的目的是_____________________________________。
（4）“母液”可用于回收硫酸镁，已知硫酸镁的溶解度随温度变化的曲线如下图，且溶 液的沸点随压强增大而升高。为了从“母液”中充分回收MgS04·H20,应采取的 措施是将“母液”蒸发浓缩，____________
（5）硼酸（H3BO3）溶液中存在如下反应：H3BO3(aq)+H2O(l) 
[B(OH)4]－（aq）+H+(aq) K＝5.7×10－10（298K）
计算25℃时0.7mol·L－1硼酸溶液中H＋的浓度。（写出计算过程）
（6）已知298K时：
| 化学式 | 碳酸 | 醋酸 |
| 电离常数 | K1=4.4×10－7 K2=4.7×10－11 | K＝1.75×10－5 |
下列说法正确的是 。
A．碳酸钠溶液滴入硼酸中能观察到有气泡产生
B．碳酸钠溶液滴入醋酸中能观察到有气泡产生
C．等浓度的碳酸和硼酸溶液比较，pH：前者＞后者
D．等浓度的碳酸钠和醋酸钠溶液比较，pH：前者＞后者
