Question

（14分）二氧化鈦廣泛應用于各類結構表面涂料、紙張涂層等，二氧化鈦還可作為制備鈦單質的原料。
Ⅰ.二氧化鈦可由以下兩種方法制備：
方法1：TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O，過濾、水洗除去其中的Cl^－，再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO₂，此方法制備得到的是納米二氧化鈦。
（1）①TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O的化學方程式為                          。
②檢驗TiO₂·xH₂O中Cl^－是否被除凈的方法是                         。
方法2：可用含有Fe₂O₃的鈦鐵礦（主要成分為FeTiO₃，其中Ti元素化合價為+4價）制取，其主要流程如下：

（2）Fe₂O₃與H₂SO₄反應的離子方程式是                                  。
（3）甲溶液中除含TiO²⁺之外還含有的金屬陽離子有                        。
（4）加Fe的作用是                                                    。
Ⅱ、二氧化鈦可用于制取鈦單質
（5）TiO₂制取單質Ti，涉及到的步驟如下：
TiO₂TiCl₄Ti
反應②的方程式是                                 ，該反應需要在Ar氣氛中進
行，請解釋原因：                              。

Answer 1

（14分，每空2分）
（1）①TiCl₄ + （x + 2）H₂O（過量）TiO₂·xH₂O↓ + 4HCl（寫＝不扣分）
②取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不產生白色沉淀，說明Cl^-已洗凈。
（2）Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O  
（3）Fe³⁺、Fe²⁺ 
（4）將Fe³⁺轉化為Fe²⁺
（5）TiCl₄ + 2Mg2MgCl₂ + Ti；防止高溫下Mg（Ti）與空氣中O₂（或CO₂、N₂）作用。

解析試題分析：（1）①TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O和氯化氫，根據(jù)元素守恒規(guī)律書寫其化學方程式為
TiCl₄ + （x + 2）H₂O（過量）TiO₂·xH₂O↓ + 4HCl；
②檢驗沉淀是否被洗干凈的方法是取少量洗滌后的溶液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不產生白色沉淀，說明Cl^-已洗凈。
（2）Fe₂O₃與H₂SO₄發(fā)生反應生成硫酸鐵和水，氧化鐵是氧化物，不能拆開，硫酸是強酸，寫成離子形式，所以離子方程式為Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂O ；
（3）FeTiO₃中Ti元素化合價為+4價，則Fe為+2價，鈦鐵礦中含有氧化鐵，所以甲溶液中除iO²⁺之外還含有的金屬陽離子有Fe³⁺、Fe²⁺ 
（4）加Fe的作用是將Fe³⁺轉化為Fe²⁺，便于Fe²⁺結晶為FeSO₄·7H₂O
（5）TiCl₄與Mg在800℃發(fā)生置換反應生成鈦和氯化鎂，化學方程式為TiCl₄ + 2Mg2MgCl₂ + Ti；
Mg與Ti在高溫條件下易與空氣中的氧氣、二氧化碳發(fā)生反應，所以為了防止高溫下Mg（Ti）與空氣中O₂（或CO₂、N₂）作用，該反應需要在Ar氣氛中進行。
考點：考查工業(yè)制備鈦、二氧化鈦的反應原理，對工業(yè)流程的分析，化學方程式的書寫