题目内容
钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。含有Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3）制取TiO2的流程如下：
⑴ Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_____周期，第______族。
⑵步骤①加铁的目的是_________________________________________________；
步骤②冷却的目的是_________________________________________________。
⑶ 上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是___________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入_________________处理。
⑷ 由金红石(TiO2)制取单质Ti，涉及到的步骤为：
已知：
① C(s) + O2(g) == CO2(g)； △H = －393.5 KJ·mol-1
② 2CO(g) + O2(g) == 2CO2(g)； △H =－566 KJ·mol-1
③ TiO2(s) + 2Cl2(g) == TiCl4(s) + O2(g)； △H = +141 KJ·mol-1
则TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s)== TiCl4(s) + 2CO(g) 的△H = ____________。
反应TiCl4 + 2Mg == 2MgCl2 + Ti 在Ar气氛中进行的理由是___________________。
【答案】
（1）4 IVB
（2）将Fe3+还原为Fe2+ 析出（或分离、或得到
）FeSO4·7H2O
（3）FeSO4·7H2O 石灰（或碳酸钙、废碱）
（4）-80 kJ·mol-1
防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2（或CO2、N2）作用
【解析】本题是一道典型的无机物框图制备题。不仅考查对基础知识的掌握，还主要考查学科知识的综合应用能力。
（1）由原子序数推断元素在周期表中的位置，关键是熟悉元素周期表的结构，即各周期起止元素的原子序数、各族的相对位置等。Ti的原子序数为22，与熟悉的Ca（原子序数为20）相近，由Ca在元素周期表中的位置，分析推断Ti位于第四周期，第ⅣB族。
（2）由框图所示流程分析可知，要将TiO2+与Fe3+、Fe2+分离，需要先加入铁粉将Fe3+还原为Fe2+，趁热过滤除去残渣，再将滤液冷却使FeSO4·7H2O析出。
（3）制备TiO2过程中的副产物FeSO4·7H2O在工农业生产和日常生活中有较多的应用。在分离出H2TiO3的废液中，还含有少量的TiO2+、Fe2+，可加入石灰（或碳酸钙、废碱）降低H+的浓度，使之转化为沉淀析出，进行循环利用。
（4）反应热只与反应的始态和终态有关，而与具体的反应进行的途径无关。将已知热化学方程式相加减③+2×①－②得TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）==TiCl4（s）+2CO（g），其ΔH=141 kJ·mol－1+2×（－393.5 kJ·mol－1）－（－566 kJ·mol－1）=－80 kJ·mol－1。因为在高温下，Mg（Ti）与空气中的O2（或CO2、N2）作用，所以用Mg还原TiCl4时要在惰性气氛（Ar）中进行。
CO+H2 B．3NO2+H2O==2HNO3+NO
c(Na＋)＝c(CO32－)＋c(HCO3－)＋c(H2CO3)