题目内容
被称为“第三金属”的钛在现代科学技术上有着广泛的用途，例如用于制飞机的发动机、坦克、军舰等．工业上常用钛铁矿（主要成分是FeTiO3，含少量Fe2O3、SiO2等杂质）为原料来制取金属钛．工艺流程如下：
已知：2H2SO4+FeTiO3═TiOSO4+FeSO4+2H2O
TiOSO4+2H2O
H2TiO3↓+H2SO4
回答下列问题：
（1）试剂A的名称是 ，矿渣的成分是 （填化学式0．
（2）向滤液中加入试剂B时发生化学反应的离子方程式是 ．
（3）从TiOSO4溶液制H2TiO3需要加热的目的是 ．
（4）滤液需冷却至60℃左右，若温度过高会导致产品钛的收率降低，原因是 ．
（5）写出在氩气保护下，有TiCl4制Ti的化学方程式 ．
（6）点解TiO2来获得Ti是以TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解波，用碳块作电解槽池，其阴极反应的电极反应式是 ．
（7）通常TiO2（s）+2Cl2（g）?TiCl4（I）+O2（g）△H=+151KJ/mol反应难以发生，工业上不能直接由TiO2和Cl2反应来制取TiCl4．当反应体系中加入炭后，上述反应就能顺利进行，其原因是 ．
已知：2H2SO4+FeTiO3═TiOSO4+FeSO4+2H2O
TiOSO4+2H2O
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回答下列问题：
（1）试剂A的名称是
（2）向滤液中加入试剂B时发生化学反应的离子方程式是
（3）从TiOSO4溶液制H2TiO3需要加热的目的是
（4）滤液需冷却至60℃左右，若温度过高会导致产品钛的收率降低，原因是
（5）写出在氩气保护下，有TiCl4制Ti的化学方程式
（6）点解TiO2来获得Ti是以TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解波，用碳块作电解槽池，其阴极反应的电极反应式是
（7）通常TiO2（s）+2Cl2（g）?TiCl4（I）+O2（g）△H=+151KJ/mol反应难以发生，工业上不能直接由TiO2和Cl2反应来制取TiCl4．当反应体系中加入炭后，上述反应就能顺利进行，其原因是
考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用
专题：实验设计题
分析：制取金属钛其生产流程为：钛铁矿[主要成分为FeTiO3（钛酸亚铁，不溶于水）、Fe2O3及少量SiO2杂质]加过量硫酸，FeTiO3溶于过量硫酸，生成Fe2+、TiO2+、H2O，Fe2O3溶于过量硫酸，生成Fe3+离子，SiO2杂质不溶于酸，过滤滤渣为SiO2杂质，滤液为Fe2+、TiO2+、Fe3+，加入铁粉，发生了反应：2Fe3++Fe═3Fe2+，冷却过滤得绿矾和TiO2+、SO42-，TiO2+在加热条件下与水反应TiOSO4+2H2O
H2TiO3↓+H2SO4
生成H2TiO3，煅烧得到TiO2，电解得到Ti，TiO2+Cl2+2C
TiCl4+2CO，TiCl4+2Mg
2MgCl2+Ti，得到Ti．
（1）根据题干信息，2H2SO4+FeTiO3═TiOSO4+FeSO4+2H2O选择硫酸为试剂A，根据杂质的性质和硫酸的性质分析矿渣的成分；
（2）由工艺流程转化关系可知，加入试剂B可将Fe3+转化为亚铁离子；
（3）根据TiOSO4的水解平衡的影响因素知识来回答；
（4）由于TiOSO4容易水解，若温度过高，会导致TiOSO4提前水解，则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3，钛元素损失；
（5）镁与四氯化钛在高温下发生置换反应生成氯化镁和金属钛；
（6）根据电解原理：阴极上是发生得电子的还原反应；
（7）从平衡移动的原理：减少生成物的浓度，化学平衡向着正反应方向移动；
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生成H2TiO3，煅烧得到TiO2，电解得到Ti，TiO2+Cl2+2C
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| 高温 |
（1）根据题干信息，2H2SO4+FeTiO3═TiOSO4+FeSO4+2H2O选择硫酸为试剂A，根据杂质的性质和硫酸的性质分析矿渣的成分；
（2）由工艺流程转化关系可知，加入试剂B可将Fe3+转化为亚铁离子；
（3）根据TiOSO4的水解平衡的影响因素知识来回答；
（4）由于TiOSO4容易水解，若温度过高，会导致TiOSO4提前水解，则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3，钛元素损失；
（5）镁与四氯化钛在高温下发生置换反应生成氯化镁和金属钛；
（6）根据电解原理：阴极上是发生得电子的还原反应；
（7）从平衡移动的原理：减少生成物的浓度，化学平衡向着正反应方向移动；
解答：
解：（1）钛铁矿[主要成分为FeTiO3（钛酸亚铁，不溶于水）、Fe2O3及少量SiO2杂质]加过量硫酸，FeTiO3溶于过量硫酸，2H2SO4+FeTiO3═TiOSO4+FeSO4+2H2O，生成Fe2+、TiO2+、H2O，Fe2O3溶于过量硫酸，生成Fe3+离子，SiO2杂质不溶于酸，过滤滤渣为SiO2杂质，滤液为Fe2+、TiO2+、Fe3+，
故答案为：硫酸；SiO2；
（2）经硫酸溶解后得到的Fe2（SO4）3，而后面过滤得到的是FeSO4?7H2O，所以试剂B是铁粉，把Fe3+还原为Fe2+，2Fe3++Fe=3Fe2+，
故答案为：2Fe3++Fe=3Fe2+；
（3）从 TiOSO4→H2TiO3是物质水解的过程，加热能够促进水解的进行，
故答案为：促进TiOSO4的水解；
（4）由于TiOSO4容易水解，若温度过高，会导致TiOSO4提前水解，则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3而经过滤进入FeSO4?7H2O中导致TiO2产率降低，钛元素损失，
故答案为：温度过高，会导致TiOSO4提前水解，钛元素损失；
（5）二氧化钛中，氧元素的化合价为-2价，因此钛元素的化合价为+4价；镁与四氯化钛在高温下反应生成氯化镁和金属钛TiCl4+2Mg
2MgCl2+Ti，
故答案为：TiCl4+2Mg
2MgCl2+Ti；
（6）因TiO2作阴极，得到电子，被还原，TiO2 +4e-=Ti+2O2-，得到单质Ti，
故答案为：TiO2 +4e-=Ti+2O2-；
（7）TiO2（s）+2Cl2（g）═TiCl4（l）+O2（g）碳单质与氧气反应，因减少生成物的浓度，平衡正向移动，导致反应顺利进行，
故答案为：碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动，导致反应顺利进行；
故答案为：硫酸；SiO2；
（2）经硫酸溶解后得到的Fe2（SO4）3，而后面过滤得到的是FeSO4?7H2O，所以试剂B是铁粉，把Fe3+还原为Fe2+，2Fe3++Fe=3Fe2+，
故答案为：2Fe3++Fe=3Fe2+；
（3）从 TiOSO4→H2TiO3是物质水解的过程，加热能够促进水解的进行，
故答案为：促进TiOSO4的水解；
（4）由于TiOSO4容易水解，若温度过高，会导致TiOSO4提前水解，则会有较多TiOSO4水解为固体H2TiO3而经过滤进入FeSO4?7H2O中导致TiO2产率降低，钛元素损失，
故答案为：温度过高，会导致TiOSO4提前水解，钛元素损失；
（5）二氧化钛中，氧元素的化合价为-2价，因此钛元素的化合价为+4价；镁与四氯化钛在高温下反应生成氯化镁和金属钛TiCl4+2Mg
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| 高温 |
故答案为：TiCl4+2Mg
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| 高温 |
（6）因TiO2作阴极，得到电子，被还原，TiO2 +4e-=Ti+2O2-，得到单质Ti，
故答案为：TiO2 +4e-=Ti+2O2-；
（7）TiO2（s）+2Cl2（g）═TiCl4（l）+O2（g）碳单质与氧气反应，因减少生成物的浓度，平衡正向移动，导致反应顺利进行，
故答案为：碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动，导致反应顺利进行；
点评：本题考查学生对工艺流程理解、阅读题目获取信息能力、化学平衡的移动原理、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．
练习册系列答案
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