Question

钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO₂）是目前最好的白色颜料．制备TiO₂和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位．含有Fe₂O₃的钛铁矿（FeTiO₃）制取TiO₂的流程如下：
（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第    周期，第    族．
（2）步骤①加Fe的目的是    ；步骤②冷却的目的是    ．
（3）上述制备TiO₂的过程中，可以利用的副产物是    ；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入    处理．
（4）由金红石（TiO₂）制取单质Ti，涉及到的步骤为：已知：
①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393.5kJ•mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ•mol^-1
③TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+O₂（g）；△H=+141kJ•mol^-1则TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（s）+2CO（g）的△H=    ．反应TiCl₄+2Mg=2MgCl+Ti 在Ar气氛中进行的理由是    ．

Answer

铁粉的作用由步骤①的前后以及最后所得产物中的FeSO4•7H2O分析，不难得出是为了除去混合溶液中的Fe3+；
步骤②冷却的目的由操作过滤和得到的物质是FeSO4•7H2O可得，是为降低FeSO4•7H2O的溶解度；
上述过程中，可以利用的副产物也可从反应产物入手分析为FeSO4•7H2O、CO、MgCl2；
Mg是活泼金属，能与空气中多种物质反应，因此可得出Ar气作用为保护气，防止Mg和空气中物质反应；
图示水浸过程生成H2TiO3同时生成的H2SO4溶液（TiOSO4+2H2O=H2TiO3+H2SO4），应加入碱性物质处理，
依盖斯定律，根据已知①，②可推算出2C（s）+O2（g）=2CO（g）的△H=2×（-393.5）+566=-221 kJ•mol-1，
由此结合③可推算出△H=-221+141=-80 kJ•mol-1．
【解析】
（1）Ti位于元素周期表中第四周期ⅣB族，故答案为：四；ⅣB；
（2）铁粉的作用是为了除去混合溶液中的Fe3+；步骤②冷却的目的由操作过滤和得到的物质是FeSO4•7H2O可得，是为降低FeSO4•7H2O的溶解度，
故答案为：将Fe3+还原为Fe2+；析出（或分离、或得到）FeSO4•7H2O；
（3）得到的副产物为FeSO4•7H2O，图示水浸过程生成H2TiO3同时生成的H2SO4溶液（TiOSO4+2H2O=H2TiO3+H2SO4），应加入碱性物质处理，可以是石灰（或碳酸钙、废碱），
故答案为：FeSO4•7H2O； 石灰（或碳酸钙、废碱）；
（4）依盖斯定律，将③+①×2-②可得：TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）=TiCl4（s）+2CO（g），
△H=（+141kJ•mol-1）+2×（-393.5kJ•mol-1）-（-566kJ•mol-1）=-80 kJ•mol-1，Mg是活泼金属，能与空气中多种物质反应，因此可得出Ar气作用为保护气，防止Mg和空气中物质反应，
故答案为：-80 kJ•mol-1； 防止高温下Mg（Ti）与空气中的O2（或CO2、N2）作用．