Question

二氧化鈦（TiO₂）廣泛應用于各類結(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：TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O，過濾、水洗除去其中的Cl^－，再烘干、焙燒除去水分得到膠體TiO₂ ，此方法制備得到的是納米二氧化鈦。

（1）① TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O的化學方程式為_______________________________    ；

②檢驗TiO₂·x H₂O中Cl^－是否被除凈的方法是______________________________     

方法2：可用含有Fe₂O₃的鈦鐵礦（主要成分為FeTiO₃，其中Ti元素化合價為+4價）制取，其主要流程如下：

（2）鈦鐵礦粉末中加硫酸反應得TiO²⁺的離子方程式為                                          

（3）溶液甲中加入Fe的作用是                                      

（4）若要加熱FeSO₄．7H₂O晶體得無水硫酸亞鐵，除酒精燈、玻璃棒外，還要用到的兩種硅酸鹽質(zhì)儀器是                               

Ⅱ二氧化鈦可用于制取鈦單質(zhì)，涉及到的步驟如下圖：

反應②的方程式是                         ，該反應需要在Ar氣氛中進行，請解釋原因：                                 _                  

 

Answer 1

【答案】

Ⅰ（1）① TiCl₄+ (x+2)H₂O =TiO₂·x H₂O+ 4HCl

②取最后一次的洗滌濾液1～2 mL于試管中，向其中滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，若無白色沉淀產(chǎn)生，則表明沉淀已洗滌干凈。

（2）FeTiO₃+ 4H⁺ = TiO^{2 +} +Fe²⁺ + 2H₂O

（3）將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺

（4）坩堝  泥三角

ⅡTiCl₄＋2Mg＝2MgCl₂＋Ti    防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的氧氣（或CO₂、N₂）作用） 

【解析】

試題分析：：（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：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；（2）根據(jù)氧化還原原理，鈦鐵礦粉末中加硫酸反應得TiO²⁺的離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，F(xiàn)eTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O；（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）若要加熱FeSO₄．7H₂O晶體得無水硫酸亞鐵，除酒精燈、玻璃棒外，還要用到的兩種硅酸鹽質(zhì)儀器是坩堝和泥三角。在800℃條件下，四氯化鈦和鎂反應生成氯化鎂和鈦，反應方程式為：TiCl₄+2Mg=2MgCl₂+Ti。Mg是活潑金屬，能與空氣中多種物質(zhì)反應，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，故答案為TiCl₄+2Mg=2MgCl₂+Ti； 防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）作用。

考點：考查學生對工藝流程理解、閱讀題目獲取信息能力、氧化還原反應及方程式的書寫等，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。