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：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。

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

② 檢驗(yàn)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(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                             。

（3）甲溶液中除含TiO²⁺之外還含有的金屬陽離子有                。

（4）加Fe的作用是                                。

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：

反應(yīng)②的方程式是         ，該反應(yīng)需要在Ar氣氛中進(jìn)行，請解釋原因：_____________。

 

Answer 1

【答案】

（1）①TiCl₄+（x+2）H₂O==TiO₂•xH₂O↓+4HCl②取最后一次洗滌液少量置于試管中，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）Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O

（3）Fe³⁺、Fe²⁺；

（4）將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為Fe²⁺

（5）TiCl₄+2Mg=2MgCl₂+Ti； 防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（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，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(yàn)溶液中溶解的離子是否還存在；

（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，

（3）Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，F(xiàn)eTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O，所以還存在的陽離子是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⁺

（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==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(hù)氣，防止Mg和空氣中物質(zhì)反應(yīng)

考點(diǎn)：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(yùn)用基礎(chǔ)知識分析問題、解決問題能力．