Question

（14分）二氧化钛广泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等，二氧化钛还可作为制备钛单质的原料。

Ⅰ.二氧化钛可由以下两种方法制备：

方法1：TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O，过滤、水洗除去其中的Cl^－，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO₂，此方法制备得到的是纳米二氧化钛。

（1）①TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O的化学方程式为                           。

②检验TiO₂·xH₂O中Cl^－是否被除净的方法是                          。

方法2：可用含有Fe₂O₃的钛铁矿（主要成分为FeTiO₃，其中Ti元素化合价为+4价）制取，其主要流程如下：

（2）Fe₂O₃与H₂SO₄反应的离子方程式是                                   。

（3）甲溶液中除含TiO²⁺之外还含有的金属阳离子有                         。

（4）加Fe的作用是                                                     。

Ⅱ、二氧化钛可用于制取钛单质

（5）TiO₂制取单质Ti，涉及到的步骤如下：

TiO₂TiCl₄Ti

反应②的方程式是                                  ，该反应需要在Ar气氛中进

行，请解释原因：                               。

Answer

（14分，每空2分）

（1）①TiCl4 + （x + 2）H2O（过量）TiO2·xH2O↓ + 4HCl（写＝不扣分）

②取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，不产生白色沉淀，说明Cl-已洗净。

（2）Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O

（3）Fe3+、Fe2+

（4）将Fe3+转化为Fe2+

（5）TiCl4 + 2Mg2MgCl2 + Ti；防止高温下Mg（Ti）与空气中O2（或CO2、N2）作用。

【解析】

试题分析：（1）①TiCl4水解生成TiO2·xH2O和氯化氢，根据元素守恒规律书写其化学方程式为

TiCl4 + （x + 2）H2O（过量）TiO2·xH2O↓ + 4HCl；

②检验沉淀是否被洗干净的方法是取少量洗涤后的溶液，滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，不产生白色沉淀，说明Cl-已洗净。

（2）Fe2O3与H2SO4发生反应生成硫酸铁和水，氧化铁是氧化物，不能拆开，硫酸是强酸，写成离子形式，所以离子方程式为Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O ；

（3）FeTiO3中Ti元素化合价为+4价，则Fe为+2价，钛铁矿中含有氧化铁，所以甲溶液中除iO2+之外还含有的金属阳离子有Fe3+、Fe2+

（4）加Fe的作用是将Fe3+转化为Fe2+，便于Fe2+结晶为FeSO4·7H2O

（5）TiCl4与Mg在800℃发生置换反应生成钛和氯化镁，化学方程式为TiCl4 + 2Mg2MgCl2 + Ti；

Mg与Ti在高温条件下易与空气中的氧气、二氧化碳发生反应，所以为了防止高温下Mg（Ti）与空气中O2（或CO2、N2）作用，该反应需要在Ar气氛中进行。

考点：考查工业制备钛、二氧化钛的反应原理，对工业流程的分析，化学方程式的书写