题目内容
钛是继铁、铝后的第三金属，二氧化钛广泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等，二氧化钛还可作为制备钛单质的原料．
Ⅰ．用钛铁矿制取二氧化钛，（钛铁矿主要成分为FeTiO3，其中Ti元素化合价为+4价，含有Fe2O3杂质．）主要流程如下：
（1）Fe2O3与H2SO4反应的离子方程式 ．
（2）加Fe的作用是 ．
Ⅱ．由金红石（含TiO2大于96%）为原料生产钛的流程如下：
（3）反应②的方程式是 ，该反应需要在Ar气氛中进行的原因是 ．
（4）海棉钛通常需要经过真空电弧炉里熔炼提纯，也可通过碘提纯法，原理为：
Ti（s）+2I2（g）
TiI4（g）下列说法正确的是 ．
（a） 该反应的△H＞0 （b） 在不同温度区域，TiI4的量保持不变
（c） 在提纯过程中，I2的量不断减少 （d） 在提纯过程中，I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区
Ⅲ．科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找出了冶炼钛的新工艺．
（5）TiO2直接电解法生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的氧化钙，原理如图所示 该方法阴极获得钛的电极反应为 ．
（6）在上述方法的基础上发明了一种更加绿色环保的技术，阳极改用金属陶瓷，并在阳极通入某种常见的还原性气体单质，则生成无污染的电极产物．通入的气体是 ．
Ⅰ．用钛铁矿制取二氧化钛，（钛铁矿主要成分为FeTiO3，其中Ti元素化合价为+4价，含有Fe2O3杂质．）主要流程如下：
（1）Fe2O3与H2SO4反应的离子方程式
（2）加Fe的作用是
Ⅱ．由金红石（含TiO2大于96%）为原料生产钛的流程如下：
（3）反应②的方程式是
（4）海棉钛通常需要经过真空电弧炉里熔炼提纯，也可通过碘提纯法，原理为：
Ti（s）+2I2（g）
| 400℃ |
| 约1250℃ |
（a） 该反应的△H＞0 （b） 在不同温度区域，TiI4的量保持不变
（c） 在提纯过程中，I2的量不断减少 （d） 在提纯过程中，I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区
Ⅲ．科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找出了冶炼钛的新工艺．
（5）TiO2直接电解法生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的氧化钙，原理如图所示 该方法阴极获得钛的电极反应为
（6）在上述方法的基础上发明了一种更加绿色环保的技术，阳极改用金属陶瓷，并在阳极通入某种常见的还原性气体单质，则生成无污染的电极产物．通入的气体是
考点：制备实验方案的设计,电解原理,常见金属元素的单质及其化合物的综合应用,物质分离、提纯的实验方案设计
专题：电化学专题,几种重要的金属及其化合物
分析：I．（1）碱性氧化物和酸反应生成盐和水；
（2）铁有还原性，能还原铁离子；
II．（3）在550℃是Na与四氯化钛发生置换反应；高温时，Na、Ti易与空气中的氧气等发生反应；
（4）（a） 根据反应物和生成物的能量变化确定焓变；
（b） 根据温度判断，在不同温度区域，TiI4的量是否发生改变；
（c） 在提纯过程中，根据反应确定I2的量是否变化；
（d）温度不同，反应方程式不同，产物不同；
III．（5）阴极上得电子发生还原反应；
（6）阴极上加入的物质应该具有还原性，反应后的生成物没有污染．
（2）铁有还原性，能还原铁离子；
II．（3）在550℃是Na与四氯化钛发生置换反应；高温时，Na、Ti易与空气中的氧气等发生反应；
（4）（a） 根据反应物和生成物的能量变化确定焓变；
（b） 根据温度判断，在不同温度区域，TiI4的量是否发生改变；
（c） 在提纯过程中，根据反应确定I2的量是否变化；
（d）温度不同，反应方程式不同，产物不同；
III．（5）阴极上得电子发生还原反应；
（6）阴极上加入的物质应该具有还原性，反应后的生成物没有污染．
解答：
解：（1）氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，离子方程式为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，
故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；
（2）该溶液中含有铁离子，铁具有还原性，能将铁离子氧化生成亚铁离子且不引进新的杂质，所以铁的作用是：将Fe3+转化为Fe2+，
故答案为：将Fe3+转化为Fe2+；
II．（3）在550℃是Na与四氯化钛发生置换反应生成NaCl和Ti，反应的方程式为：TiCl4+4Na
4NaCl+Ti；高温时，Na、Ti易与空气中的氧气等发生反应，所以该反应需要在Ar气氛中进行；
故答案为：TiCl4+4Na
4NaCl+Ti；高温时，Na、Ti易与空气中的氧气等发生反应；
（4）（a）大多数混合反应是放热反应，该反应的正反应也是放热反应，则该反应正反应的△H＜0，故错误；
（b） 高于400℃，钛和氯气反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解，所以在不同温度区域，TiI4的量不同，故错误；
（c） 在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛，所以I2的量不变，故错误；
（d） 在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛，所以I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区，故正确；
故答案为：d；
III．（5）电解时，阴极上得电子发生还原反应，所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子，和电源负极相连，电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-；
故答案为：TiO2+4e-=Ti+2O2-；
（6）阴极上加入的物质应该具有还原性且是气体，反应后的生成物没有污染，水没有污染，所以该气体是氢气，
故答案为：H2．
故答案为：Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O；
（2）该溶液中含有铁离子，铁具有还原性，能将铁离子氧化生成亚铁离子且不引进新的杂质，所以铁的作用是：将Fe3+转化为Fe2+，
故答案为：将Fe3+转化为Fe2+；
II．（3）在550℃是Na与四氯化钛发生置换反应生成NaCl和Ti，反应的方程式为：TiCl4+4Na
| ||
故答案为：TiCl4+4Na
| ||
（4）（a）大多数混合反应是放热反应，该反应的正反应也是放热反应，则该反应正反应的△H＜0，故错误；
（b） 高于400℃，钛和氯气反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解，所以在不同温度区域，TiI4的量不同，故错误；
（c） 在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛，所以I2的量不变，故错误；
（d） 在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛，所以I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区，故正确；
故答案为：d；
III．（5）电解时，阴极上得电子发生还原反应，所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子，和电源负极相连，电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-；
故答案为：TiO2+4e-=Ti+2O2-；
（6）阴极上加入的物质应该具有还原性且是气体，反应后的生成物没有污染，水没有污染，所以该气体是氢气，
故答案为：H2．
点评：本题以金属钛的制备为知识背景，考查学生对工艺流程理解、阅读题目获取信息能力、氧化还原反应及方程式的书写、电解原理的应用等，难度中等，理解工艺流程是关键，需要学生具有阅读题目获取信息能力和灵活运用基础知识分析问题、解决问题能力．
练习册系列答案
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