Question

钛是继铁、铝后的第三金属，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．用钛铁矿制取二氧化钛，(钛铁矿主要成分为FeTiO₃，其中Ti元素化合价为+4价，含有Fe₂O₃杂质。)主要流程如下：

（1）Fe₂O₃与H₂SO₄反应的离子方程式_________________。

（2）加Fe的作用是______________________。

Ⅱ．由金红石(含TiO₂大于96％)为原料生产钛的流程如下：

（3）反应②的方程式是             ，该反应需要在Ar气氛中进行的原因是         。

Ⅲ．科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发，找出了冶炼钛的新工艺。

（4）TiO₂直接电解法生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的氧化钙，原理如右图所示 该方法阴极获得钛的电极反应为                    。

（5）阳极产生的CO₂经常用氢氧化钠溶液来吸收，现有0.4mol CO₂用200ml 3mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，溶液中的离子浓度由大到小的顺序为                。

Answer

)（1）Fe2O3+6H+＝2Fe3++3H2O

（2）将Fe3+ 转化为Fe2+

（3）TiCl4 +4Na4NaCl+Ti

防止高温下Na(Ti)与空气中的O2 (或N2、CO2)作用

（4）TiO2+4e－＝Ti+O2－

（5）c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)

【解析】

试题分析：（1）氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水，离子方程式为Fe2O3+6H+＝2 Fe3++3H2O；

（2）该溶液中含有铁离子，铁具有还原性，能将铁离子还原生成亚铁离子且不引进新的杂质，所以铁的作用是将Fe3+ 转化为Fe2+；

（3）在550℃时Na与四氯化钛发生置换反应生成NaCl和Ti，反应的方程式为TiCl4 +4Na4NaCl + Ti；高温时，Na、Ti易与空气中的氧气等发生反应，所以该反应需要在Ar气氛中进行；

（4）电解时，阴极上得电子发生还原反应，所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子，和电源负极相连，电极反应式为TiO2 + 4e－＝Ti +O2－ ；

（5）0.4mol CO2用200ml 3mol/L的NaOH溶液将其完全吸收，其中二氧化碳和氢氧化钠的物质的量之比是2:3，所以生成物既有碳酸钠，也有碳酸氢钠，且二者的物质的量均是0.2mol。由于碳酸根的水解程度大于碳酸氢根，因此溶液中的离子浓度由大到小的顺序为c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)。

考点：考查本题以金属钛的制备为知识背景，考查学生对工艺流程理解、阅读题目获取信息能力、氧化还原反应及方程式的书写、电解原理的应用以及溶液中离子浓度大小比较等