Question

钛是一种重要的金属，以钛铁矿[主要成分为钛酸亚铁(FeTiO₃)，还含有少量Fe₂O₃]为原料制备钛的工艺流程如图所示：

（1）钛铁矿与硫酸反应的化学方程式为                            。

（2）加入的物质A为              。

（3）步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式为                     ；水解过程中需要升高温度，其目的是：①加快反应水解速率 ②                               。

（4）由TiO₂获得金属Ti可用以下两种方法。

①电解法：以石墨为阳极，TiO₂为阴极，熔融CaO为电解质，其阴极的电极反应式为         。

②热还原法：首先将TiO₂、氯气和过量焦炭混合，高温反应生成TiCl₄；然后用Mg还原TiCl₄即可制取Ti。生成TiCl₄的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为        ；生成Ti的反应需在Ar气氛中，其原因为                            。

Answer

（1）FeTiO3＋2H2SO4TiOSO4＋FeSO4＋2H2O（2）Fe(或铁)

（3）TiO2＋＋（x＋1）H2O＝TiO2·xH2O↓＋2H＋；升温促进平衡正向移动，提高产率(只要指出促进平衡正向移动即得分、或提高反应物的转化率、原料利用率)

（4）①TiO2＋4e－＝Ti＋2O2－②1︰1 防止高温下Mg（或Ti）与空气中的O2（或CO2、N2）反应

【解析】

试题分析：（1）钛酸亚铁与硫酸反应的的化学方程式为FeTiO3＋2H2SO4TiOSO4＋FeSO4＋2H2O；

（2）由于不能引入杂质，则向含有TiO2＋、Fe2＋、Fe3＋等的酸性溶液中加入适量的Fe粉，发生反应：2Fe3＋+Fe＝3Fe2＋，即物质A为Fe；

（3）步骤Ⅱ中发生反应为TiO2＋水解为TiO2·xH2O，反应的离子方程式为TiO2＋＋（x＋1）H2O＝TiO2·xH2O↓＋2H＋；水解吸热，则升高温度的另一个目的是升温促进平衡正向移动，提高产率；

（4）①以石墨为阳极，TiO2为阴极，熔融CaO为电解质，其阴极的电极反应式为TiO2＋4e－＝Ti＋2O2－。②热还原法：首先将TiO2、氯气和过量焦炭混合，高温反应生成TiCl4；生成TiCl4的反应方程式为TiO2+2C+2Cl2＝TiCl4+2CO，氯气为氧化剂、碳为还原剂，氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:1；生成Ti的反应需在Ar气氛中，防止高温下Mg（或Ti）与空气中的O2（或CO2、N2）反应。

考点：考查物质制备化学工艺流程