Question

二氧化钛（TiO₂）广泛用于制造高级白色油漆，也是许多反应的催化剂．工业上用钛铁矿[主要成分为FeTiO₃（钛酸亚铁，不溶于水）、Fe₂O₃及少量SiO₂杂质]作原料，制取二氧化钛及绿矾，其生产流程如下：

回答下列问题：
（1）Ti原子核外电子层数为4，位于元素周期表第ⅣB族．Ti原子序数为______．
（2）FeTiO₃溶于过量硫酸的离子方程式______．
（3）流程中生成TiO₂•xH2O离子方程式为______．
（4）若铁粉的用量不足，可能导致产品TiO₂中混有______杂质．
（5）以TiO₂为原料制取金属钛的其中一步反应为TiO₂+Cl₂+CTiCl₄+______，已知该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1，则另一生成物为______．

Answer

（1）电子层等于周期数，所以Ti元素位于第四周期，Ti位于元素周期表第ⅣB族第4列．
（2）由工艺流程转化关系可知，FeTiO3溶于过量硫酸，生成Fe2+、TiO2+、H2O．
（3）由工艺流程转化关系可知，TiO2+在加热条件下与水反应生成TiO2•xH2O，根据电荷守恒可知还生成H+．
（4）Fe2+容易氧化为Fe3+，铁粉的用量不足，滤液中的Fe3+，不能除尽．生成的TiO2•xH2O沉淀中含有氢氧化铁．
（5）反应中Ti元素化合价未变化，氯元素化合价由0价降低为-1价，根据电子转移守恒计算碳元素在产物中化合价，据此结合元素守恒判断．
【解析】
（1）Ti原子核外电子层数为4，位于元素周期表第ⅣB族，所以Ti元素处于第四周期第4列，原子序数为22．
故答案为：22．
（2）由工艺流程转化关系可知，FeTiO3溶于过量硫酸，生成Fe2+、TiO2+、H2O，反应离子方程式为FeTiO3+4H+=Fe2++TiO2++2H2O．
故答案为：FeTiO3+4H+=Fe2++TiO2++2H2O．
（3）由工艺流程转化关系可知，TiO2+在加热条件下与水反应生成TiO2•xH2O，根据电荷守恒可知还生成H+，所以反应离子方程式为TiO2++（x+1）H2O=TiO2•xH2O+2H+．
故答案为：TiO2++（x+1）H2O=TiO2•xH2O+2H+．
（4）铁粉的用量不足，滤液中的Fe3+，不能除尽．生成的TiO2•xH2O沉淀中含有氢氧化铁，最后氢氧化铁分解生成氧化铁，所以可能导致产品TiO2中混有Fe2O3．
故答案为：Fe2O3．
（5）反应中Ti元素化合价未变化，氯元素化合价由0价降低为-1价，令碳元素在产物中等化合价为a，则a=2×[0-（-1）]，故a=2，反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：1，结合元素守恒可知，TiO2、Cl2、C、TiCl4的系数分别为1、2、2、1，所以未知物中含有C原子与O原子，碳元素化合价为+2，故为CO，系数为2．
故答案为：2CO；CO．