题目内容

钛合金是航天航空工业的重要材料。由钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁，化学式为FeTiO3）制备Ti等产品的一种工艺流程示意图如下：

已知：① TiO2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中。 ②常温下，难溶电解质溶解度与pH关系图。

③25 ℃时TiO(OH)2溶度积Ksp=1×10-29

回答下列问题：

（1）写出钛铁矿酸浸时，反应的离子方程式                                 。

（2）操作Ⅱ包含的具体操作方法有                                         。

（3）向“富含TiO2＋溶液”中加入Na2CO3粉末的作用是                        ， TiO2＋水解的离子方程式为                                ，当溶液pH=       时，TiO(OH)2已沉淀完全。

（4）加入铁屑将Fe3+转化为Fe2+的原因是                                  。

 

【答案】

（1）FeTiO3＋4H+ = TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O

（2）蒸发浓缩，冷却结晶，过滤

（3）调节溶液pH，促进TiO2＋水解   TiO2＋＋2H2O TiO(OH)2＋2H+    2

（4）避免使Fe3+和TiO2＋共沉淀。

【解析】

试题分析：（1）钛铁矿酸浸时，发生反应的化学方程式为FeTiO3＋2H2SO4= TiOSO4＋FeSO4＋2H2O，其相应的离子方程式FeTiO3＋4H+ = TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O。（2）向含有TiO2＋、Fe2＋、Fe3＋等的酸性溶液中加入适量的Fe粉，发生反应：2Fe3＋+Fe=3Fe2＋.然后将溶液蒸发浓缩、冷却结晶就会产生FeSO4·7H2O.然后将晶体过滤出来。就得到了绿矾。旅游热中含有大量的TiO2＋离子，向该溶液中加入Na2CO3粉末，调整溶液的酸碱性，促进TiO2＋水解，发生反应TiO2＋＋2H2O TiO(OH)2＋2H+。由图像可知当溶液的PH=2时TiO(OH)2已沉淀完全。（4）若不加入Fe粉，就会同时产生TiO(OH)2和Fe(OH)3.导致制取的物质纯度不高。所以加入铁屑将Fe3+转化为Fe2+避免使Fe3+和TiO2＋共沉淀。

考点：考查由钛铁矿制备Ti等过程中的除杂、净化、离子方程式的书写、盐的水解等化学反应原理的知识。

 

练习册系列答案
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（2011?福建）四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料--钛合金的重要原料，由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：
（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性．该过程中有如下反应发生．
2Fe3++Fe═3Fe2+
2TiO2+（无色）+Fe+4H+═2Ti3+（紫色）+Fe2++2H2O
Ti3+（紫色）+Fe3++H2O═TiO2+（无色）+Fe2++2H+
加入铁屑的作用是
防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+
防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+
．
（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2?nH2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在
1nm-100nm
1nm-100nm
范围．
（3）若把③中制得的固体TiO2?nH2O用酸清洗除去其中的Fe（OH）3杂质，还可制得钛白粉．已知25℃时，Ksp[Fe（OH）3]=2.79×10-39，该温度下反应Fe（OH）3+3H+?Fe3++H2O的平衡常数K=
2.79×103
2.79×103
．
（4）已知：TiO2（s）+2Cl2（g）═TiCl4（l）+O2（g）△H=+140kJ?mol-1；2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol-1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：
TiO2（s）+2C（s）+2Cl2 （g）=TiCl4（l）+2CO（g）△H=-81KJ?mol-1
TiO2（s）+2C（s）+2Cl2 （g）=TiCl4（l）+2CO（g）△H=-81KJ?mol-1
．
（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点．依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是
产生了废气，废液，废渣等
产生了废气，废液，废渣等
（只要求写出一项）．
（6）依据如表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用
蒸馏（或分馏）等方法
蒸馏（或分馏）等方法
方法．
TiCl4 SiCl4
熔点/℃ -25.0 -68.8
沸点/℃ 136.4 57.6
四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料--钛合金的重要原料，由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：
（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性．该过程中有如下反应发生．
2Fe3++Fe═3Fe2+
2TiO2+（无色）+Fe+4H+═2Ti3+（紫色）+Fe2++2H2O
Ti3+（紫色）+Fe3++H2O═TiO2+（无色）+Fe2++2H+
加入铁屑的作用是
防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+
防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+
．
（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2?n H2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在
10-9～10-7m（或1nm-100nm）
10-9～10-7m（或1nm-100nm）
范围．
（3）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点．依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是
产生了废气，废液，废渣等
产生了废气，废液，废渣等
（只要求写出一项）．
（4）依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用
蒸馏（或分馏）
蒸馏（或分馏）
方法．
TiCl4 SiCl4
熔点/℃ -25.0 -68.8
沸点/℃ 136.4 57.6

（8分）四氯化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料，由钛铁矿（主要成分是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：
（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生。
2Fe3＋＋Fe === 3Fe2＋
2TiO2＋(无色) ＋Fe＋4H＋=== 2Ti3＋(紫色) ＋Fe2＋＋2H2O
Ti3＋(紫色) ＋Fe3＋＋H2O ="==" TiO2＋(无色) ＋Fe2＋＋2H＋
加入铁屑的作用是____________________________________________________________。
（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2·n H2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在____________________范围。
（3）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是_____________________________________（只要求写出一项）。
（4）依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4 ，可采用_____________方法。

　
TiCl4
SiCl4
熔点/℃
－25.0
－68.8
沸点/℃
136.4
57.6

四氧化钛（TiCl4）是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿（主要成为是FeTiO3）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题

 ( 1 ) 往①中缴入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：

加入铁屑的作用是           。

（2）在②③工艺过程中需要控制条件以形成溶液，该溶液的分散质颗粒直径大大小在            范围。

（3）若把③中制得得固体用酸清洗除去其中的杂质，还可以制得钛白粉。已知25°C时， 该温度下反应的平衡常数K=           。

（4）已知：

         

写出④中和焦炭、氧气反应生成也太气体的热化学方程式：            

（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是       （只要求写出一项 ）。

（6）依据右表信息，要精制含少量杂质的的，

可采用        方法。

 

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