二氧化钛(TiO2)又称钛白.工业上利用钛铁矿(主要成分FeTiO3.其中铁为正二价)为原料.采用硫酸法制得.其工艺流程如图所示:请回答:(1)钛铁矿加入硫酸反应可制得硫酸氧钛.其反应的化学方程式为FeTiO3+2H2SO4═TiOSO4+FeSO4+2H2O．(2)为了提高二氧化钛的纯度.需要除去浸出液中的Fe3+.则加入的试剂A为铁屑.需过量的原因是防止已� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

4．二氧化钛（TiO₂）又称钛白，工业上利用钛铁矿（主要成分FeTiO₃，其中铁为正二价）为原料，采用硫酸法制得，其工艺流程如图所示：

请回答：
（1）钛铁矿加入硫酸反应可制得硫酸氧钛，其反应的化学方程式为FeTiO₃+2H₂SO₄═TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O．
（2）为了提高二氧化钛的纯度，需要除去浸出液中的Fe³⁺，则加入的试剂A为铁屑，需过量的原因是防止已还原的F_e²⁺重新被空气氧化．
（3）操作1是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤．
（4）进行操作1时需将滤液1在70～75℃，8 000Pa条件下的真空蒸发器中进行，其原因是蒸发浓缩过程温度升高，会促使硫酸氧钛（TiOSO₄）过早水解，滤液2加水稀释使硫酸氧钛（TiOSO₄）水解生成偏钛酸（TiO₂•nH₂O），请写出该水解反应的化学方程式TiOSO₄+（n+1）H₂O═TiO₂•nH₂O+H₂SO₄．
（5）研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF₂-CaO作电解质，利用如图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛．
①写出阳极所发生反应的电极反应式：2O^2--4e^-=O₂↑，或C+2O^2--4e^-=CO₂↑．
②在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是（请结合化学用语解释）制备TiO₂时，发生反应：2CaO═2Ca+O₂↑，消耗氧化钙，在制钛时发生反应2Ca+TiO₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Ti+2CaO，又有氧化钙生成，所以CaO的量不变．

分析钛铁矿（主要成分FeTiO₃，其中铁为正二价）为原料，加入稀硫酸溶解加入水中浸取，浸取液含有Fe²⁺、Fe³⁺，加入过量铁粉还原铁离子为亚铁离子，过滤得到滤液Ⅰ含有TiOSO₄ 和FeSO₄，通过操作Ⅰ蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到FeSO₄•7H₂O，和滤液2主要TiOSO₄，加入水水解过滤生成偏钛酸（TiO₂•nH₂O），煅烧得到TiO₂，
（1）铁矿加入硫酸反应可制得硫酸氧钛，硫酸亚铁和水，结合原则守恒配平书写得到化学方程式；
（2）除去浸出液中的Fe³⁺，则加入的试剂A为过量的铁粉，还原铁离子为亚铁离子；
（3）操作Ⅰ是溶液中得到硫酸亚铁晶体的实验方法分析；
（4）温度升高，会促使硫酸氧钛（TiOSO₄）过早水解，滤液2加水稀释使硫酸氧钛（TiOSO₄）水解生成偏钛酸（TiO₂•nH₂O）和硫酸；
（5）①依据装置图分析判断，阳极生成二氧化碳气体，是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳；
②制备TiO₂时，依据电解槽中阴极生成钙，阳极生成氧气，消耗氧化钙，而制钛时又有氧化钙生成，据此答题；

解答解：（1）铁矿加入硫酸反应可制得硫酸氧钛，硫酸亚铁和水，结合原则守恒配平书写得到化学方程式：FeTiO₃+2 H₂SO₄=TiOSO₄+FeSO₄+2 H₂O，
故答案为：FeSO₄；2 H₂O；
（2）除去浸出液中的Fe³⁺，则加入的试剂A为过量的铁粉，还原铁离子为亚铁离子，防止已还原的F_e²⁺重新被空气氧化，保证Fe³⁺全部转化为Fe²⁺；
故答案为：铁屑；防止已还原的F_e²⁺重新被空气氧化；
（3）操作Ⅰ是溶液中得到硫酸亚铁晶体的实验方法，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到FeSO₄•7H₂O，；
故答案为：蒸发浓缩，冷却结晶，过滤；
（4）温度升高，会促使硫酸氧钛（TiOSO₄）过早水解，滤液2加水稀释使硫酸氧钛（TiOSO₄）水解生成偏钛酸（TiO₂•nH₂O）和硫酸，反应的化学方程式为：TiOSO₄+（n+1）H₂O═TiO₂•nH₂O+H₂SO₄；
故答案为：蒸发浓缩过程温度升高，会促使硫酸氧钛（TiOSO₄）过早水解；TiOSO₄+（n+1）H₂O═TiO₂•nH₂O+H₂SO₄；
（5）①用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF₂-CaO作电解质，阳极发生氧化反应，阴极析出钙金属发生还原反应，阳极图示产物可可知，阳极生成二氧化碳气体，是电解质中的氧离子失电子生成氧气，氧气和阳极石墨反应生成的二氧化碳，所以电极反应为：2O^2--4e^-=O₂↑，或C+2O^2--4e^-=CO₂↑，
故答案为：2O^2--4e^-=O₂↑，或C+2O^2--4e^-=CO₂↑；
②制备TiO₂时，在电解槽发生如下反应：2CaO═2Ca+O₂↑，在制钛时有反应：2Ca+TiO₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Ti+2CaO，所以在制备金属钛前后，CaO的总量不变，
故答案为：制备TiO₂时，发生反应：2CaO═2Ca+O₂↑，消耗氧化钙，在制钛时发生反应2Ca+TiO₂$\frac{\underline{\;一定条件\;}}{\;}$Ti+2CaO，又有氧化钙生成，所以CaO的量不变．

点评本题考查了物质分离的流程分析判断，物质性质的应用，离子性质的应用，分离操作的方法，氧化还原反应的离子方程式的书写方法，电解池原理的应用，电极反应的书写原则．

练习册系列答案

	A．	一种滤液显碱性，另一种滤液显中性
	B．	两种滤液均显碱性
	C．	一种滤液显碱性，另一种滤液显酸性
	D．	两种滤液均显酸性

2．100ml浓度为2mol•L^-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（　　）

	A．	加入少量浓盐酸		B．	加入几滴氯化铜溶液
	C．	加入适量蒸馏水		D．	加入适量的氯化钠溶液

19．

为了验证氧化性Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂，某小组用如图所示装置进行实验（夹持仪器和A中加热装置已略，气密性已检验）．
实验过程：
I．打开弹簧夹K₁～K₄，通入一段时间N₂，再将T型导管插入B中继续通入N₂，然后关闭K₁、K₃、K₄
Ⅱ．打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热．
Ⅲ．当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K₂．
IV．打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子．
Ⅴ．打开弹簧夹K₃、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K₃．
Ⅵ．更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子．
（1）过程Ⅰ的目的是排出装置中的空气，防止干扰．
（2）棉花中浸润的溶液化学式为NaOH溶液．
（3）A中发生反应的化学方程式为MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（4）过程Ⅳ中检验其中Fe³⁺ 和Fe²⁺的试剂分别为KSCN溶液和铁氰化钾（或K₃[FeCN₆]）溶液．若确定有Fe³⁺ 和Fe²⁺，则现象分别是溶液变红和产生蓝色沉淀．
（5）过程Ⅵ，检验B溶液中含有SO₄^2-的操作是．
（6）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，他们的检测结果一定能够证明氧化性：Cl₂＞Fe³⁺＞SO₂的是乙、丙（填“甲”“乙”“丙”）．

	过程ⅣB溶液中含有的离子	过程ⅥB溶液中含有的离子
甲	有Fe³⁺无Fe²⁺	有SO₄^2-
乙	既有Fe³⁺又有Fe²⁺	有SO₄^2-
丙	有Fe³⁺无Fe²⁺	有Fe²⁺

6．实验室可用Mg+CuCl₂═MgCl₂+Cu制备Cu，已知实验结束后剩余溶液的体积是0.4L，其中c（Cu²⁺）=0.1mol•L^-1．反应后得到的金属单质比加入的金属单质多0.8g．回答下列问题：
（1）用双线轿标明上述反应中的电子转移数目和方向．Mg+CuCl₂═MgCl₂+Cu
（2）加人的金属单质的物质的量是多少？
（3）生成的铜单质的质量是多少？
（4）实验结束后剩余溶液中c（Mg²⁺）：c（Cu²⁺）是多少？

9．黄铜矿（主要成分为CuFeS₂，化学式的式量为184，S的化合价为-2价）是工业炼铜的主要原料，现有一种天然黄铜矿（含SiO₂），为了测定该黄铜矿的纯度，设计了如下实验：

现称取研细的黄铜矿样品1.84g，在空气存在下进行煅烧，发生如下反应：3CuFeS₂+8O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 3Cu+Fe₃O₄+6SO₂，实验后取d中溶液的置于锥形瓶中（假设生成的气体全部进入d并全部被水吸收），用0.0500mol/L标准碘溶液进行滴定，消耗标准溶液20.00mL．请回答下列问题：
（1）反应中氧化产物是Fe₃O₄；SO₂．
（2）实验中需要将固体样品研细，研磨中需要的仪器是研钵；装置c的作用是除去反应多余的氧气．
（3）用标准碘溶液滴定d中溶液的离子方程式是I₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2I^-，滴定达终点时的现象是溶液由无色变为蓝色且保持30s不变．
（4）上述反应结束后，仍需通一段时间的空气，其目的是使反应生成的SO₂全部进入d装置中，使结果精确．
（5）通过计算可知，该黄铜矿的纯度为50%．
（6）若将原装置d中的试液换为Ba（OH）₂溶液，测得黄铜矿纯度偏高，假设实验操作均正确，可能的原因主要是空气中的CO₂与Ba（OH）₂反应生成BaCO₃沉淀，BaSO₃被氧化成BaSO₄．

16．下列说法正确的是（　　）

	A．	化学反应伴随能量变化，是化学反应的基本特征之一
	B．	常温下，氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合放出氨气，该反应为放热反应
	C．	化学反应中能量变化的大小与反应物的质量多少无关
	D．	旧化学键断裂所放出的能量高于新化学键形成所吸收的能量时发生放热反应

13．中学化学中常见的几种物质存在如图所示的转化关系．其中，A是一种黑色粉末状固体，C是一种黄绿色气体，实验室中常用E溶液吸收多余的C．（图1中部分产物和反应条件已略去）

回答下列问题：
（1）写出A与B的浓溶液反应的化学方程式：MnO₂+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl₂+Cl₂↑+2H₂O．
（2）将ag粉末A加入cL bmol/L的浓盐酸中，加热完全溶解，反应中转移电子d个，设N_A为阿伏伽德罗常数的值，N_A可表示为$\frac{87d}{2a}$．
（3）将B的浓溶液与H的浓溶液混合，立即产生大量气体C，该反应的离子方程式为Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O．
（4）某课外小组的同学用E溶液吸收C，利用如图2所示装置向吸收液中持续通入SO₂气体．
实验过程中观察到如下现象：
①开始时，溶液上方出现白雾，试纸a变红．甲同学认为是HCl使a变红，乙同学不同意甲的观点，乙同学的认为使a变红的是SO₂（或H₂SO₃）（写出一种即可）．
②片刻后，溶液上方出现黄绿色气体，试纸b变蓝．用离子方程式解释b变蓝的原因Cl₂+2I^-═2Cl^-+I₂．
③最终试纸b褪色．同学们认为可能的原因有两种：一是I₂有还原性，黄绿色气体等物质将其氧化成IO₃^-，从而使蓝色消失；二是I₂有氧化性，SO₂能将I₂还原成I^-，从而使蓝色消失．

14．下列与化学概念有关的说法错误的是（　　）

	A．	水在化学反应中既可做氧化剂又可做还原剂
	B．	¹⁴C和¹⁴N质量数相同，化学性质也相同
	C．	牛奶是一种胶体，能发生丁达尔现象
	D．	“水滴石穿”是因为CaCO₃与CO₂、水发生了化学反应

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