Question

（14分）用钛铁矿（主要含FeTiO3及Fe2O3、SiO2等不溶性杂质）提取高品位TiO2的一种流程如下图所示。

回答下列问题：

（1）有关钛的说法正确的是_________（填字母序号）。

A．TiOSO₄中钛元素的化合价为+4价

B．TiO₂中既含有离子键，又含有共价键

C．钛元素位于元素周期表中IVA族

D．在稀有气体氩氛围和800℃条件下，用金属镁与四氯化钛反应可制取金属钛。

反应的化学方程式为

（2）为了从浸取液中获取纯净的FeSO₄·7H₂O，II中应采取的操作是_________、_________、过滤、洗涤、干燥。如何检验提取FeSO₄·7H₂O的溶液中存在Fe²⁺_________。

（3）III中生成H₂TiO₃的离子方程式是__________________。

（4）将TiO₂与焦炭混合，通入氯气在1173K下反应，然后将生成的TiCl₄与CO分离可制取TiCl₄。    此反应中，氧化剂与还原剂物质的量之比是___________。TiCl₄极易水解，利用此性质又可制备纳米级二氧化钛TiO₂·XH₂O，该反应的化学方程式是__________________。

（5）将TiO₂ 熔于NaF 制成熔融盐，以石墨为阴极、覆盖了氧渗透膜的多孔金属陶瓷涂层为阳极，用如图所示电解装置制取金属钛。阳极电极反应式是__________________

Answer

(1)AD

（2）蒸发浓缩、冷却结晶；取少量溶液放入试管中，向溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红色，再加入新制氯水，溶液变红色，说明原溶液中存在亚铁离子；

（3）TiO2++2H2O= H2TiO3↓+2H+;

（4）1:1；TiCl4+xH2O=TiO2·XH2O↓+4HCl；

（5）H2-2e-+O2-=H2O

【解析】

试题分析：（1）A、TiOSO4中硫酸根离子为-2价，O元素为-2价，所以钛元素为+4价，正确；B、TiO2中只有共价键无离子键，错误；C、钛元素位于元素周期表的第四周期第IVB族，错误；D、Mg比Ti活泼，Mg易与空气中的氧气、氮气反应，所以在稀有气体氩氛围和800℃条件下，用金属镁与四氯化钛反应可制取金属钛，正确，答案选AD；

（2）从溶液中获取晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤；检验亚铁离子的存在，可先向溶液中加入KSCN溶液，溶液不变红色，说明无铁离子存在，再加入新制氯水，溶液变红色，则此时溶液中存在铁离子，说明原溶液中存在亚铁离子；

（3）TiO2+水解生成H2TiO3，加热促进水解正向进行，生成沉淀，离子方程式是TiO2++2H2O= H2TiO3↓+2H+;

（4）在焦炭与氯气、二氧化钛的反应中，C是还原剂，氯气是氧化剂，C元素的化合价从0升高到+2价，失去2个电子，Cl元素的化合价从0降低到-1价，整体降低2价，得到2个电子，符合得失电子守恒，所以氧化剂与还原剂的物质的量之比是1:1；Ti4+水解生成TiO2·XH2O和氢离子，化学方程式是TiCl4+xH2O=TiO2·XH2O↓+4HCl；

（5）阳极发生氧化反应，氢气失去电子与氧离子结合生成水，电极反应式是H2-2e-+O2-=H2O。

考点：考查元素化合价的判断，基本操作的判断，对流程的分析，方程式的书写等