Question

钛铁矿的主要成分为FeTiO3（可表示为FeO·TiO2），含有少量MgO、SiO2等杂质。利用钛铁矿制备二氧化钛，进一步制备钛单质,流程如图：

已知：FeTiO3＋4H+＝Fe2+＋TiO2+＋2H2O

      草酸（C2H2O4）具有很强还原性，易被氧化成二氧化碳

（1）化合物FeTiO3中铁元素的化合价是        。

（2）钛铁矿加入过量H2SO4后，得到的滤渣A为_______________（填化学式）。

（3）含TiO2+ 溶液乙转化生成TiO2的离子方程式是                           。

（4）由滤液丙制备LiFePO4的过程中，所需17%双氧水与H2C2O4的质量比是       。

（5）用氧化还原滴定法测定TiO2的质量分数：一定条件下，将TiO2溶解并还原为Ti3+，再以KSCN溶液作指示剂，用NH4Fe（SO4）2标准溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析时，称取TiO2（摩尔质量为M g/mol）试样w g，消耗c mol/L NH4Fe（SO4）2标准溶液VmL，则TiO2质量分数为            （用代数式表示）。

（6）TiO2制取单质Ti，涉及到的步骤如下：

               

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	-25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

反应②的方程式是                                 ， 由TiCl4→Ti需要在Ar气中进行的理由是                          。反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据表中信息，需加热的温度略高于          ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	-25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔点/℃	-25.0	648.8	714	1667
沸点/℃	136.4	1090	1412	3287

Answer 1

【答案】I.（1）+2 （1分）  （2）SiO2 （1分）

（3）TiO2-＋H2OTiO2↓＋2H+ （2分）

（4）20：9  （2分）

（5）cVM/1000W  或 cVM/1000W ×100﹪（2分）

（6）TiCl4 +2Mg 2MgCl2 + Ti （2分）；防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用（2分） 1412 （2分）

【命题立意】本题考查学生利用钛铁矿制备二氧化钛的工艺流程理解、阅读题目获取信息能力、氧化还原反应及方程式的书写等，难度中等；

【解析】(1)钛铁矿的主要成分为FeTiO3 ,可表示为FeO·TiO2 ,可知Fe的化合价为+2价；(2)钛铁矿中只有SiO2不与硫酸反应，因此滤渣A的成分是SiO2。(3)TiO2+转化为TiO2，Ti的化合价不变，发生的是TiO2+的水解反应，过滤后未加其他反应物，所以TiO2+与H2O反应，生成TiO2，同时生成H+，反应方程式为：TiO2-＋H2OTiO2↓＋2H+；(4)分析反应流程，H2O2把Fe2+氧化为Fe3+，H2C2O4把Fe3+还原为Fe2+，H2O2中O由-1价变为-2价，H2C2O4由+3价变为+4价，根据电子转移总数相等得：m(H2O2)×17÷200g/mol×2=m(H2C2O4)÷90g/mol×2，得m(H2O2)：m(H2C2O4)= 20/9；(5) 根据得失电子守恒，有：1Ti3+～1Fe3+，故n（Fe3+）=n（Ti3+）=n（TiO2）=cV×10-3mol，其质量分数为为：cVM/1000W 或 cVM/1000W ×100﹪；(6)在800℃条件下，四氯化钛和镁反应生成氯化镁和钛，反应方程式为：TiCl4 +2Mg 2MgCl2 + Ti；Mg是活泼金属，能与空气中多种物质反应，因此可得出Ar气作用为保护气， 防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用；由表中数据可知，Mg、MgCl2的沸点最高是1412℃，而Ti的熔点为1667℃，所以当加热的温度略高于1412℃时Mg、MgCl2以气体的形式除去，得到Ti。