题目内容
(14分)金属钛（Ti）性能优越，被称为继铁、铝之后的“第三金属”。工业上以钛铁矿（主要成分FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）为主要原料冶炼金属钛，其生产的工艺流程图如下：
已知：2H2SO4(浓)+ FeTiO3＝TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O
（1）步骤I中发生反应的离子方程式： 、 。
（2）已知：TiO2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中。
25 ℃时，难溶电解质溶解度与pH关系如图，
TiO(OH)2溶度积Ksp＝1×10－29
①步骤Ⅲ加入铁屑原因 是 。
② TiO2＋水解的离子方程式为 。
向溶液II中加入Na2CO3粉末的作用是 。
当溶液pH= 时，TiO(OH)2已沉淀完全。
（3）TiCl4→Ti反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti，依据下表信息，需加热的温度略高于 ℃即可。
| TiCl4 | Mg | MgCl2 | Ti |
熔点/℃ | －25.0 | 648.8 | 714 | 1667 |
沸点/℃ | 136.4 | 1090 | 1412 | 3287 |
（4）电解TiO2制备钛的方法如图所示。该方法由于具备生产过程简化、生产成本低、产品质量高、环境友好等诸多优点而引人注目。已知TiO2熔融状态下不发生电离，电解时阴极反应式为 。
（14分）
（1）Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O（或Al2O3+2OH－+3H2O=2[Al(OH)4]－）（2分）
SiO2+2OH－=SiO32－+H2O（2分）
（2）①将Fe3+转化为Fe2+，防止Fe3+与TiO2+同时生成沉淀（2分）
②TiO2++2H2O
TiO(OH)2+2H+ （2分）
调节溶液pH值，促进TiO2+水解 （1分） 2（2分）
（3）1412 （1分）
（4）TiO2+4e－=Ti+2O2－（2分）
【解析】
试题分析：（1）根据钛铁矿的成分可知与氢氧化钠溶液反应的物质是氧化铝和二氧化硅，离子方程式为Al2O3+2OH－=2AlO2－+H2O（或Al2O3+2OH－+3H2O=2[Al(OH)4]－）（2分）
SiO2+2OH－=SiO32－+H2O；
（2）①由图可知TiO(OH)2与Fe（OH）3沉淀的pH很接近，所以加入铁粉目的是将Fe3+转化为Fe2+，防止Fe3+与TiO2+同时生成沉淀；
②TiO2＋易水解，只能存在于强酸性溶液中，所以TiO2＋水解生成TiO(OH)2与H+ ，离子方程式为TiO2++2H2OTiO(OH)2+2H+ ； 从流程图中可看出加入碳酸钠溶液后得到TiO(OH)2沉淀，所以向溶液II中加入Na2CO3粉末的作用是调节溶液pH值，使TiO2+水解平衡正向移动；由图可知，pH=2时TiO(OH)2已沉淀完全。
（3）Mg、MgCl2的沸点最高是1412℃，而Ti的熔点为1667℃，所以当温度略高于1412℃时Mg、MgCl2以气体的形式除去，得到Ti；
（4）电解时阴极发生还原反应，因为TiO2熔融状态下不发生电离，所以是TiO2得电子生成Ti单质和O2－，电极反应式为TiO2+4e－=Ti+2O2－。
考点：考查物质的制备，流程图的分析，化学平衡的应用，电化学理论的应用
、
两种主要存在形式，
（6）α－紫罗兰酮、β－紫罗兰酮有很多同分异构体，则满足下列条件的同分异构体有 种。
（15分）太阳能电池是利用光电效应实现能量变化的一种新型装置，目前多采用单晶硅和多晶硅作为基础材料。高纯度的晶体硅可通过以下反应获得：
反应①（合成炉）：
反应②（还原炉）：
有关物质的沸点如下表所示：
物质 | BCl3 | PCl3 | SiCl4 | AsCl3 | AlCl3 | SiHCl3 |
沸点 | 12．1 | 73．5 | 57．0 | 129．4 | 180（升华） | 31．2 |
请回答以下问题：
（1）太阳能电池的能量转化方式为 ；由合成炉中得到的SiHCl3往往混有硼、磷、砷、铝等氯化物杂质，分离出SiHCl3的方法是 。
（2）对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数（记作KP），则反应①的KP＝ ；
（3）对于反应②，在0．1Mpa下，不同温度和氢气配比（H2/SiHCl3）对SiHCl3剩余量的影响如下表所示：
①该反应的△H2 0（填“>”、“<”、“=”）
②按氢气配比5:1投入还原炉中，反应至4min时测得HCl的浓度为0．12mol·L—1，则SiHCl3在这段时间内的反应速率为 。
③对上表的数据进行分析，在温度、配比对剩余量的影响中，还原炉中的反应温度选择在1100℃，而不选择775℃，其中的一个原因是在相同配比下，温度对SiHCl3 剩余量的影响，请分析另一原因是 。
（4）对于反应②，在1100℃下，不同压强和氢气配比（H2/SiHCl3）对SiHCl3剩余量的影响如图27—1所示：
① 图中P1 P2（填“>”、“<”、“=”）
②在图27—2中画出氢气配比相同情况下，1200℃和1100℃的温度下，系统中SiHCl3剩余量随压强变化的两条变化趋势示意图。