Question

二氧化鈦廣泛應(yīng)用于各類結(jié)構(gòu)表面涂料、紙張涂層等，二氧化鈦還可作為制備鈦單質(zhì)的原料．
Ⅰ．二氧化鈦可由以下兩種方法制備：
方法1：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：

（1）Fe₂O₃與H₂SO₄反應(yīng)的離子方程式是

Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O

．
（2）甲溶液中除含TiO²⁺之外還含有的金屬陽離子有

Fe³⁺、Fe²⁺

．
（3）加Fe的作用是

將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺

．
方法2：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．
（4）①TiCl₄水解生成TiO₂?xH₂O的化學(xué)方程式為

TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂?xH₂O↓+4HCl

；
②檢驗TiO₂?xH₂O中Cl^-是否被除凈的方法是

取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明Cl^-已除凈

．
Ⅱ．二氧化鈦可用于制取鈦單質(zhì)
（5）TiO₂制取單質(zhì)Ti，涉及到的步驟如下：TiO2

①

TiCl₄

②

Mg800℃

Ti
反應(yīng)②的方程式是

TiCl₄+2Mg

800℃  .

2MgCl₂+Ti

，該反應(yīng)需要在Ar氣氛中進行，請解釋原因：

防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）作用

．

Answer 1

分析：（1）堿性氧化物和酸反應(yīng)生成鹽和水；
（2）FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O，氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵；
（3）鐵有還原性，能還原鐵離子；
（4）①根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和質(zhì)量守恒定律書寫化學(xué)方程式；
②檢驗沉淀是否洗凈的方法是，取少量洗滌液，檢驗溶液中溶解的離子是否還存在氯離子；
（5）在800℃條件下，四氯化鈦和鎂反應(yīng)生成氯化鎂和鈦，Mg是活潑金屬，能與空氣中多種物質(zhì)反應(yīng)，因此可得出Ar氣作用為保護氣，防止Mg和空氣中物質(zhì)反應(yīng)；

解答：解：（1）氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，F(xiàn)eTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O，所以溶液中還存在的陽離子是Fe³⁺、Fe²⁺，
故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺；
（3）該溶液中含有鐵離子，鐵具有還原性，能將鐵離子氧化生成亞鐵離子且不引進新的雜質(zhì)，所以鐵的作用是：將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，
故答案為：將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；
（4）①設(shè)TiCl₄的系數(shù)為1，根據(jù)元素守恒，TiO₂?xH₂O的系數(shù)為1，HCl的系數(shù)為4；再根據(jù)O元素守恒，可知H₂O的系數(shù)為（2+x），
方程式為TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂?xH₂O↓+4HCl，
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂?xH₂O↓+4HCl；
②沉淀吸附溶液中的Cl^-，根據(jù)發(fā)生反應(yīng)：Cl^-+Ag⁺═AgCl↓，取少量洗滌液，檢驗溶液中溶解的離子是否還存在，
故答案為：取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明Cl^-已除凈；
（5）在800℃條件下，四氯化鈦和鎂反應(yīng)生成氯化鎂和鈦，反應(yīng)方程式為：TiCl₄+2Mg

800℃  .

2MgCl₂+Ti
Mg是活潑金屬，能與空氣中多種物質(zhì)反應(yīng)，因此可得出Ar氣作用為保護氣，防止Mg和空氣中物質(zhì)反應(yīng)，
故答案為TiCl₄+2Mg

800℃  .

2MgCl₂+Ti； 防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）作用．

點評：考查學(xué)生對工藝流程理解、閱讀題目獲取信息能力、氧化還原反應(yīng)及方程式的書寫等，難度中等，理解工藝流程是關(guān)鍵，需要學(xué)生具有閱讀題目獲取信息能力和靈活運用基礎(chǔ)知識分析問題、解決問題能力．