Question

8．钛有强度高和质地轻的优点，广泛应用于飞机制造业等．工业上利用钛铁矿，其主要成分为钛酸亚铁（FeTiO₃）制备钛金属，工业流程如图：（已知：2NaCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{熔融}$2Na+Cl₂↑）

（1）请写出FeTiO₃与稀盐酸反应的离子方程式：FeTiO₃+2H⁺$\frac{\underline{\;120℃\;}}{\;}$Fe²⁺+TiO₂+H₂O．
（2）请写出“熔融氧化”的化学方程式：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;1300℃-1500℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO．
（3）补充写出实现上述方框内过程A所需的实验操作：蒸发浓缩、冷却结晶过滤、洗涤、在干燥的HCl气流中加热 FeCl₂固体
（4）热还原法中能否改用钠代替镁作还原剂：能（填“能”或“不能”）；
（5）上流程中可循环利用的物质为：Cl₂和Mg（填化学式）．

Answer 1

分析 （1）钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁（FeTiO₃），根据流程可知，钛酸亚铁与稀盐酸反应生成了氯化亚铁和二氧化钛；
（2）二氧化钛与碳、氯气在1300℃-1500℃熔融氧化生成一氧化碳和四氯化钛，据此写出反应的化学方程式；
（3）在流程图的方框内过程A是从氯化亚铁溶液中获得氯化亚铁晶体，可以用降温结晶的方法，注意要防止亚铁离子水解；
（4）根据钠与金属镁的还原性强弱进行解答；
（5）电解氯化镁生成的氯气和镁可以循环利用．

解答 解：（1）根据工艺流程可知，FeTiO₃与稀盐酸反应生成了氯化亚铁和二氧化钛，反应的离子方程式为：FeTiO₃+2H⁺$\frac{\underline{\;120℃\;}}{\;}$Fe²⁺+TiO₂+H₂O，
故答案为：FeTiO₃+2H⁺$\frac{\underline{\;120℃\;}}{\;}$Fe²⁺+TiO₂+H₂O；
（2）二氧化钛的“熔融氧化”为：二氧化钛与碳、氯气在1300℃-1500℃熔融氧化生成一氧化碳和四氯化钛，反应的化学方程式为：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;1300℃-1500℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，
故答案为：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;1300℃-1500℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；
（3）在流程图的方框内过程A是从氯化亚铁溶液中获得氯化亚铁晶体，可以将溶液蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、在干燥的HCl气流中加热 FeCl₂固体，
故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶；
（4）由于钠的还原性强于镁，所以热还原法中可以改用钠代替镁作还原剂，
故答案为：能；
（5）电解熔融氯化镁生成金属镁和氯气，根据流程可知，金属镁和氯气都可以循环利用，
故答案为：Cl₂和Mg；

点评 本题考查了物质的分离与提纯、物质制备实验方案的设计，题目难度中等，注意掌握常见物质的分离与提纯方法，明确生成流程为解答本题的关键，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．