Question

【題目】鈦（Ti）被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，鈦白（TiO2）是目前最好的白色顏料。制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦，我國的鈦鐵礦儲量居世界首位。含有Fe2O3的鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3）制取TiO2的流程如下：

（1）Ti的原子序數(shù)為22，位于元素周期表中第_________周期第___________族。

（2）步驟①加鐵的目的是___________________；步驟②冷卻的目的是__________。

（3）寫出流程中生成H2TiO3的離子方程式__________________________________。

（4）上述制備TiO2的過程中，考慮成本和廢物綜合利用因素，廢液中應(yīng)加入______處理。

（5）由金紅石(TiO2 )制取單質(zhì)Ti，涉及到的步驟為：TiO2→TiCl4Ti

已知：① C(s) + O2 (g) = CO2 (g) ΔH = －393.5 kJmol-1

② 2CO(g) + O2 (g) = 2CO2(g) ΔH =－566 kJmol-1

③ TiO2 (s) + 2Cl2 (g) = TiCl4 (s) + O2 (g) ΔH = +141kJmol-1

則TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g) 的ΔH =___________。反應(yīng)TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti在Ar氣氛中進(jìn)行的理由是_____________________。

Answer 1

【答案】四 ⅣB 將Fe3+還原為Fe2+ 析出FeSO47H2O TiO2++2H2O H2TiO3+2H+ 生石灰（或熟石灰、碳酸鈣、廢堿） ﹣80kJmol﹣1 防止高溫下Mg或Ti與空氣中的O2（或CO2、N2）作用

【解析】

鐵粉的作用由步驟①的前后以及最后所得產(chǎn)物中的FeSO47H2O分析，不難得出是為了除去混合溶液中的Fe3+；步驟②冷卻的目的由操作過濾和得到的物質(zhì)是FeSO47H2O可得，是為降低FeSO47H2O的溶解度；上述過程中，可以利用的副產(chǎn)物也可從反應(yīng)產(chǎn)物入手分析為FeSO47H2O、CO、MgCl2；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(hù)氣，防止Mg和空氣中物質(zhì)反應(yīng)；圖示水浸過程生成H2TiO3同時生成的H2SO4溶液（TiOSO4+2H2O=H2TiO3+H2SO4），應(yīng)加入堿性物質(zhì)處理，依蓋斯定律，根據(jù)已知①，②可推算出2C(s)+O2(g)=2CO(g)的△H=2×(-393.5)+566=-221 kJmol-1，由此結(jié)合③可推算出△H=-221+141=-80 kJmol-1，據(jù)此答題。

（1）Ti位于元素周期表中第四周期ⅣB族；

（2）步驟①鐵粉的作用是為了除去混合溶液中的Fe3+；步驟②冷卻的目的由操作過濾和得到的物質(zhì)是FeSO47H2O可得，是為降低FeSO47H2O的溶解度；

（3）圖示水浸過程生成H2TiO3同時生成的H2SO4溶液(TiOSO4+2H2OH2TiO3+H2SO4)，離子方程式TiO2++2H2O H2TiO3+2H+；

（4）圖示水浸過程生成H2TiO3同時生成的H2SO4溶液(TiOSO4+2H2O=H2TiO3+H2SO4)，應(yīng)加入堿性物質(zhì)處理，可以是石灰(或碳酸鈣、廢堿)；

（5）依蓋斯定律，將③+①×2②可得：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)，△H=(+141kJmol1)+2×(393.5kJmol1)(566kJmol1)=80kJmol1，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(hù)氣，防止Mg和空氣中物質(zhì)反應(yīng)。