Question

工业由钛铁矿（主要成分FeTiO₃，Fe₂O₃、Al₂O₃、FeO、SiO₂等杂质）制备TiCl₄的工艺流程如下：

已知：   

①酸浸  FeTiO₃(s)+2H₂SO₄(aq)=FeSO₄(aq)+TiOSO₄(aq)+2H₂O(l)

②水解  TiOSO₄(aq)+2H₂O(l)H₂TiO₃(s)+H₂SO₄(aq)

③煅烧  H₂TiO₃(s)TiO₂(s)+H₂O(s)

（1）FeTiO₃中钛元素的化合价为          ，试剂A为                     。

（2）碱浸过程发生反应的离子反应方程式为                                         。

（3）酸浸后需将溶液温度冷却至70℃左右，若温度过高会导致最终产品吸收率过低，原因是             。

（4）上述流程中氯化过程的化学反应方程式为                                         。

已知TiO₂(s)+2Cl₂(g)TiCl₄(l)+O₂(g)  △H=+151kJ·mol^-1。该反应极难进行，当向反应体系中加入碳后，则反应在高温条件下能顺利发生。从化学平衡的角度解释原因是                                。

（5）TiCl₄极易水解，利用此性质可制备纳米级TiO₂·xH₂O，该反应的化学反应方程式是              。

Answer

（1）+4 Fe（或铁）

（2）Al2O3 + 2OH- = AlO2- + H2O、SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O

（3）温度过高会导致TiOSO4 提前水解生成H2TiO3沉淀

（4）TiO2 +C + 2Cl2 TiCl4 + CO2， C与O2反应减小O2的浓度使平衡向右移动；C与O2反应放热，温度升高，使平衡向右移动，促使反应顺利进行

（5）TiCl4 + (x+2)H2O = TiO2·xH2O + 4HCl

【解析】

试题分析：（1）根据酸浸反应FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O(l)可知，FeTiO3中Fe元素化合价为+2价，则Ti元素为+4。然后加入试剂A为Fe（或铁），发生反应2Fe3++Fe= 3Fe2+。

故答案为：+4；Fe（或铁）。

（2）碱浸的目的是除去Al2O3和SiO2等杂质，发生反应的离子反应方程式为：A l2O3 + 2OH- = AlO2- + H2O、SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O。

故答案为：Al2O3 + 2OH- = AlO2- + H2O、SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O。

（3）酸浸后需将溶液温度冷却至70℃左右，温度过高会导致TiOSO4 提前发生水解反应：TiOSO4(aq)+2H2O(l)H2TiO3(s)+H2SO4(aq)生成H2TiO3沉淀，导致最终产品吸收率过低。

故答案为：温度过高会导致TiOSO4 提前水解生成H2TiO3沉淀。

（4）该工业流程中氯化过程的化学反应方程式为：TiO2 +C + 2Cl2 TiCl4 + CO2；由于TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g)为可逆反应，且正反应为吸热反应，加入碳粉后，C与O2反应减小O2的浓度使平衡向右移动；C与O2反应放热，温度升高，使平衡向右移动，促使反应顺利进行。

故答案为：TiO2 +C + 2Cl2 TiCl4 + CO2； C与O2反应减小O2的浓度使平衡向右移动；C与O2反应放热，温度升高，使平衡向右移动，促使反应顺利进行。

（5）TiCl4极易水解生成备纳米级TiO2·xH2O，该反应的化学反应方程式为：TiCl4 + (x+2)H2O = TiO2·xH2O + 4HCl。

故答案为：TiCl4 + (x+2)H2O = TiO2·xH2O + 4HCl。

【考点定位】化学工艺流程；化学品和影响因素；化学方程式、离子方程式的书写。

【名师点睛】