Question

[化學(xué)-選修化學(xué)與技術(shù)]金屬鈦（Tl）因其硬度大、熔點(diǎn)高、常溫時(shí)耐酸堿腐蝕而被廣泛用作高新科技材料，被譽(yù)為“未來(lái)金屬”．常溫下，鈦的化學(xué)活性很小，僅能與氧氣、氫氟酸等幾種物質(zhì)起反應(yīng)．但在較高溫度下，鈦可與多種單質(zhì)和化合物發(fā)生反應(yīng)．以鈦鐵礦（主要成分FeTlO₂，鈦酸亞鐵）為主要原料冶煉金屬鈦同時(shí)獲得副產(chǎn)品甲的工業(yè)生產(chǎn)流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TlOSO₄，無(wú)氣體生成，副產(chǎn)品甲是

 

．
（2）上述生產(chǎn)流程中加入Fe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

 

．
（3）上述生產(chǎn)流程中所得一的金屬鈦中混有少量雜質(zhì)，可加入

 

溶解后除去．
（4）科學(xué)家從電解冶煉鋁的工藝得到啟發(fā)，找到了冶煉鈦的新工藝，它可以用熔融法直接電解中間產(chǎn)品乙制取金屬法．
①直接電解法（劍橋法）生產(chǎn)鈦是種較先進(jìn)的方法，電解質(zhì)為熔融的氧化鈣，原理如圖所示；在陰極，被還原的Ca進(jìn)一步還原TlO₂獲得鈦，可能發(fā)生的反應(yīng)或電極反應(yīng)為

 

．
②SOM技術(shù)是一種綠色環(huán)保先進(jìn)技術(shù)，陽(yáng)極用金屬陶瓷，并用固體氧離子隔膜將兩 極產(chǎn)物隔開，只允許氧離子通過(guò)，在電解過(guò)程中陽(yáng)極通入某種還原性氣體，可防止CO、CO₂污染物產(chǎn)生，通入的氣體若是單質(zhì)，可以是

 

，則陽(yáng)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為

 

．

Answer 1

分析：（1）溶液I溶質(zhì)為TiOSO₄和FeSO₄ ；
（2）檢驗(yàn)Fe³⁺用SCN^-；
（3）金屬鈦中混有少量雜質(zhì)鎂，可用鹽酸除雜；
（4）①在陰極，氧化鈣被還原生成Ca，被還原的Ca進(jìn)一步還原TlO₂獲得鈦；
②氧氣生成氧氣，為防止氧化石墨，可通入氫氣．

解答：解：（1）溶液I溶質(zhì)為TiOSO₄和FeSO₄ ，所以副產(chǎn)品甲是FeSO₄?7H₂O，故答案為：FeSO₄?7H₂O；
（2）副產(chǎn)品為FeSO₄?7H₂O，加入鐵粉，可防止Fe²⁺氧化，如甲變質(zhì)，則被氧化生成Fe³⁺，可取副產(chǎn)品甲少許溶于水，滴加適量KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠�紅色，
故答案為：防止Fe²⁺氧化；取副產(chǎn)品甲少許溶于水，滴加適量KSCN溶液，觀察溶液是否變?yōu)檠�紅色；
（3）金屬鈦中混有少量雜質(zhì)鎂，由題給信息鈦的化學(xué)活性很小，僅能與氧氣、氫氟酸等幾種物質(zhì)起反應(yīng)可知，可用鹽酸除雜，
故答案為：稀鹽酸；
（4）①在陰極，氧化鈣被還原生成Ca，被還原的Ca進(jìn)一步還原TlO₂獲得鈦，電極反應(yīng)為Ca²⁺+2e^-=Ca、2Ca+TlO₂=2Ca+Ti，
故答案為：Ca²⁺+2e^-=Ca、2Ca+TlO₂=2Ca+Ti；
②氧氣生成氧氣，為防止氧化石墨，可通入氫氣，故答案為：H₂；H₂-2e^-+O^2-=H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，為高考常�?jiàn)題型，難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)的基本原理和物質(zhì)的性質(zhì)．