Question

二氧化钛（TiO₂）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．二氧化钛可由以下两种方法制备：

方法1：TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O，过滤、水洗除去其中的Cl^－，再烘干、焙烧除去水分得到胶体TiO₂ ，此方法制备得到的是纳米二氧化钛。

（1）① TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O的化学方程式为_______________________________    ；

②检验TiO₂·x H₂O中Cl^－是否被除净的方法是______________________________     

方法2：可用含有Fe₂O₃的钛铁矿（主要成分为FeTiO₃，其中Ti元素化合价为+4价）制取，其主要流程如下：

（2）钛铁矿粉末中加硫酸反应得TiO²⁺的离子方程式为                                          

（3）溶液甲中加入Fe的作用是                                      

（4）若要加热FeSO₄．7H₂O晶体得无水硫酸亚铁，除酒精灯、玻璃棒外，还要用到的两种硅酸盐质仪器是                               

Ⅱ二氧化钛可用于制取钛单质，涉及到的步骤如下图：

反应②的方程式是                         ，该反应需要在Ar气氛中进行，请解释原因：                                 _                  

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ（1）① TiCl₄+ (x+2)H₂O =TiO₂·x H₂O+ 4HCl

②取最后一次的洗涤滤液1～2 mL于试管中，向其中滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，若无白色沉淀产生，则表明沉淀已洗涤干净。

（2）FeTiO₃+ 4H⁺ = TiO^{2 +} +Fe²⁺ + 2H₂O

（3）将溶液中的Fe³⁺还原为Fe²⁺

（4）坩埚  泥三角

ⅡTiCl₄＋2Mg＝2MgCl₂＋Ti    防止高温下Mg（Ti）与空气中的氧气（或CO₂、N₂）作用） 

【解析】

试题分析：：（1）①设TiCl₄的系数为1，根据元素守恒，TiO₂•xH₂O的系数为1，HCl的系数为4；再根据O元素守恒，可知H₂O的系数为（2+x），方程式为TiCl₄+（x+2）H₂O⇌TiO₂•xH₂O↓+4HCl，故答案为：TiCl₄+（x+2）H₂O⇌TiO₂•xH₂O↓+4HCl；②沉淀吸附溶液中的Cl^-，根据发生反应：Cl^-+Ag⁺═AgCl↓，取少量洗涤液，检验溶液中溶解的离子是否还存在，故答案为：取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不产生白色沉淀，说明Cl^-已除净；（2）根据氧化还原原理，钛铁矿粉末中加硫酸反应得TiO²⁺的离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O；（3）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⁺；（4）若要加热FeSO₄．7H₂O晶体得无水硫酸亚铁，除酒精灯、玻璃棒外，还要用到的两种硅酸盐质仪器是坩埚和泥三角。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Mg和空气中物质反应，故答案为TiCl₄+2Mg=2MgCl₂+Ti； 防止高温下Mg（Ti）与空气中的O₂（或CO₂、N₂）作用。

考点：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。