Question

TiO₂既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。

（1）实验室利用反应TiO₂（s）+CCl₄（g）TiCl₄（g）+CO₂（g），在无水无氧条件下制备TiCl₄，实验装置示意图如下：

有关物质性质如下表

物质	熔点/℃	沸点/℃	其他
CCl4	-23	76	与TiCl4互溶
TiCl4	-25	136	遇潮湿空气产生白雾

 

仪器A的名称是        ，装置E中的试剂是             。反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、            、加装药品、通N₂一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括：①停止通N₂ ②熄灭酒精灯 ③冷却至室温。正确的顺序为         （填序号）。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是                。

（2）工业上由钛铁矿（FeTiO₃）(含Fe₂O₃、SiO₂等杂质)制备TiO₂的有关反应包括：

酸溶   FeTiO₃（s）+2H₂SO₄（aq）=FeSO₄（aq）+ TiOSO₄（aq）+ 2H₂O（l）

水解   TiOSO₄（aq）+ 2H₂O（l）H₂TiO₃（s）+H₂SO₄（aq） 

简要工艺流程如下：

①试剂A为   。钛液Ⅰ需冷却至70℃左右，若温度过高会导致产品TiO₂收率降低，原因是        。

②取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H₂O₂后出现微红色，说明H₂TiO₃中存在的杂质离子是       。这种H₂TiO₃即使用水充分洗涤，煅烧后获得的TiO₂也会发黄，发黄的杂质是         （填化学式）。

 

Answer 1

【答案】

（1）干燥管；浓H₂SO₄；检查气密性；②③①；分馏（或蒸馏）；

（2）①Fe；温度过高会导致TiOSO₄提前水解，产生H₂TiO₃沉淀；②Fe^2＋；Fe₂O₃。

【解析】

（1）仪器A是干燥管；由于要在无水无氧条件下制备TiCl₄，故装置E的作用是防止空气的氧气和水蒸气进入D装置，故其中装浓H₂SO₄；反应前组装好仪器后，需先检查装置的气密性；反应后的操作是显熄灭酒精灯，等装置冷却到室温后再停止通氮气，若先停止通氮气会造成倒吸，故为②③①；D中的液态混合物主要成分是CCl₄和TiCl₄，分离时利用两者的沸点不同，采取分馏（或蒸馏）操作即可；

（2）①根据流程图，加入试剂A后得到硫酸亚铁晶体，而杂质中含有氧化铁，其和硫酸生成的是硫酸铁，故应加入试剂A：Fe；由于TiOSO₄在90℃就会水解，故此要将温度降低到70℃防止TiOSO₄水解产生H₂TiO₃沉淀；②由于少量酸洗后的H₂TiO₃，加入盐酸并振荡，滴加KSCN溶液后无明显现象，再加H₂O₂后出现微红色，说明H₂TiO₃中存在的杂质离子是Fe^2＋，其不能使KSCN溶液变红，单被H₂O₂氧化后能使其变红；由于其中含有Fe^2＋，煅烧后会造成含有Fe₂O₃。

【考点定位】此题综合考查了化学实验基本操作、仪器的使用和试剂的选择、实验操作顺序、物质的分离和提纯、工业流程图的分析、元素化合物知识。