Question

15．二氧化鈦廣泛應(yīng)用于各類(lèi)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：TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O，過(guò)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•x H₂O的化學(xué)方程式為T(mén)iCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
②檢驗(yàn)TiO₂•x H₂O中Cl^-是否被除凈的方法是取少量最后一次水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明Cl^-已除凈．
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(jià)為+4價(jià)）制取，其主要流程如下：

（2）Fe₂O₃與H₂SO₄反應(yīng)的離子方程式是Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（3）甲溶液中除含TiO²⁺之外還含有的金屬陽(yáng)離子有Fe³⁺、Fe²⁺．
（4）加Fe的作用是將Fe³⁺ 轉(zhuǎn)化為Fe²⁺．
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$\stackrel{①}{→}$TiCl₄$→_{②}^{Mg_{800}℃}$Ti，反應(yīng)②的方程式是TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti，該反應(yīng)需要在Ar氣氛中進(jìn)行，請(qǐng)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）①根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和質(zhì)量守恒定律書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
②檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的方法是，取少量洗滌液，檢驗(yàn)溶液中溶解的離子是否還存在氯離子；
方法二：鈦鐵礦和過(guò)量稀硫酸混合，F(xiàn)eTiO₃和稀硫酸反應(yīng)生成Fe²⁺、TiO²⁺，氧化鐵和稀硫酸反應(yīng)生成Fe³⁺，所以溶液甲中含有Fe²⁺、TiO²⁺、Fe³⁺，然后向溶液中加入Fe，F(xiàn)e將Fe³⁺氧化生成Fe²⁺，然后過(guò)濾得到濾渣和濾液，將濾液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶得到綠礬和含有TiO²⁺溶液乙，通過(guò)一系列反應(yīng)得到TiO₂；
（2）堿性氧化物和酸反應(yīng)生成鹽和水；
（3）FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O，氧化鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵，據(jù)此解答即可；
（4）鐵有還原性，能還原鐵離子；
（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(hù)氣，防止Mg和空氣中物質(zhì)反應(yīng)．

解答 解：（1）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T(mén)iCl₄+（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↓，取最后一次的少量洗滌液，檢驗(yàn)溶液中溶解的離子是否還存在，故答案為：取最后一次的少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說(shuō)明Cl^-已除凈；
（2）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；
（3）Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，F(xiàn)eTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O，所以溶液中還存在的陽(yáng)離子是Fe³⁺、Fe²⁺，故答案為：Fe³⁺、Fe²⁺；
（4）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(jìn)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⁺；
（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$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl₂+TiMg是活潑金屬，能與空氣中多種物質(zhì)反應(yīng)，因此可得出Ar氣作用為保護(hù)氣，防止Mg和空氣中物質(zhì)反應(yīng)，故答案為：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti； 防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）作用．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)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(shū)寫(xiě)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(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力．