Question

【題目】金屬鈦被稱為“未來金屬”，它具有硬度大，熔點(diǎn)高，耐腐蝕等特點(diǎn)。某工廠以鈦鐵礦(主要成分FeTiO3)為主要原料，冶煉金屬Ti，其工業(yè)生產(chǎn)流程如圖：

已知：FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O

回答下列問題：

(1)上述生產(chǎn)流程中加入鐵屑的目的是___，檢驗(yàn)副產(chǎn)品甲是否變質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方法是___。

(2)由溶液I獲得甲晶體，需要經(jīng)過___操作。除燒杯、漏斗外，過濾操作還要用到另一種玻璃儀器，該儀器在此操作中的主要作用是___。

(3)TiO2變?yōu)?/span>TiCl4的化學(xué)方程式___。但最近用熔融法直接電解中間產(chǎn)品乙制取金屬鈦獲得成功，試比較用電解法生產(chǎn)鈦比原工藝的優(yōu)劣___。

(4)該工藝中消耗33.6LCl2(標(biāo)況)，至少可得___克甲晶體。

Answer 1

【答案】2Fe3++Fe=3Fe2+，將Fe3+還原為Fe2+； 取樣放于試管，滴加KSCN溶液，若有血紅色出現(xiàn)則變質(zhì)，若無血紅色則未變質(zhì) 蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌 玻璃棒，引流作用 TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO 優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)便且原子利用率高，對(duì)環(huán)境無污染，缺點(diǎn)：耗能高 208.5g

【解析】

(1) 亞鐵離子易被氧化為鐵離子，加入鐵屑可防止Fe2+被氧化，檢驗(yàn)副產(chǎn)品甲是否變質(zhì)，只要檢驗(yàn)其中是否有鐵離子即可；

(2)由溶液I獲得甲晶體，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到晶體；

(3) TiO2變?yōu)?/span>TiCl4的反應(yīng)是二氧化鈦和碳、氯氣反應(yīng)生成；煅燒鈦酸得到二氧化鈦，電解熔融的二氧化鈦可得到金屬鈦，優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)便且原子利用率高，對(duì)環(huán)境無污染，缺點(diǎn)：耗能高；

(4)根據(jù)FeSO47H2O ~ TiOSO4~ TiO2~2Cl2，計(jì)算晶體質(zhì)量。

(1)鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物是TiOSO4、FeSO4，加入鐵屑可防止Fe2+被氧化，2Fe3++Fe=3Fe2+；亞鐵離子易被氧化為鐵離子，檢驗(yàn)副產(chǎn)品甲是否變質(zhì)，只要檢驗(yàn)其中是否有鐵離子即可，實(shí)驗(yàn)方法是：取副產(chǎn)品甲少許于試管中，滴加適量KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠�紅色，如果變血紅色，證明已經(jīng)變質(zhì)，否則沒變質(zhì)；

(2)由溶液I獲得甲晶體，需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到晶體，除燒杯、漏斗外，過濾操作還要用到另一種玻璃儀器為玻璃棒，玻璃棒在此操作中的主要作用是引流作用；

(3) TiO2變?yōu)?/span>TiCl4的反應(yīng)是二氧化鈦和碳、氯氣反應(yīng)生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：TiO2+ 2C +2Cl2TiCl4+2CO；煅燒鈦酸得到二氧化鈦，電解熔融的二氧化鈦可得到金屬鈦，反應(yīng)的方程式為TiO2 Ti+O2↑，經(jīng)對(duì)比，電解法的優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)便且原子利用率高，對(duì)環(huán)境無污染，缺點(diǎn)：耗能高；

(4)該工藝中消耗標(biāo)況，Cl2物質(zhì)的量=mol=1.5mol，依據(jù)反應(yīng)FeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2O，TiO2+ 2C +2Cl2TiCl4+2CO得到FeSO47H2O ~ TiOSO4~ TiO2~2Cl2，消耗Cl2，獲得0.75molFeSO47H2O，則晶體質(zhì)量=0.75mol ×278g/mol=208.5g。