【題目】TiO2在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有重要用途。

I、工業(yè)上用鈦鐵礦石(FeTiO3,含F(xiàn)eO、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))經(jīng)過下述反應制得:

其中,步驟發(fā)生的反應為:2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O。

(1)寫出鈦元素在周期表中的位置______________。

凈化鈦礦石時,是否需要除去雜質(zhì)FeO?____ ________(填需要不需要

(2)凈化鈦礦石時,需用濃氫氧化鈉溶液來處理,寫出該過程中兩性氧化物發(fā)生反應的離子反應方程式:____________________。

(3)中加入的X可能是( )

A.H2O2 B.KMnO4 C.KOH D.SO2

(4)④⑤兩步的目的是___________________________。

(5)寫出的化學反應方程式_____________________。

II、TiO2可通過下述兩種方法制備金屬鈦:方法一是電解TiO2來獲得Ti(同時產(chǎn)生O2):

將處理過的TiO2作陰極,石墨為陽極,熔融CaCl2為電解液,用碳塊作電解槽池。

(6)陰極反應的電極反應式為_____________________。

(7)電解過程中需定期向電解槽池中加入碳塊的原因是__________________。

方法二是先將TiO2與Cl2、C反應得到TiCl4,再用鎂還原得到Ti。因下述反應難于發(fā)生:

TiO2 (s) +2Cl2 (g)TiCl4(1)+O2 (g) H= +151 kJ/mol

所以不能直接由TiO2和Cl2反應(即氯化反應)來制取TiCl4。請從反應原理角度說明該反應難進行的原因__________________。

【答案】(1)第四周期IVB族(1分) 不需要(1分)

(2)Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O(2分)(寫成四羥基鋁酸根也是對的)(3)A(2分)

(4)除去亞鐵離子(2分)(5) TiOSO4+2H2O=TiO2·2H2O+H2SO4(2分)

(6)TiO2+4e-=Ti+2O2-Ti4++4e-=Ti)(2

(7)碳單質(zhì)會與陽極產(chǎn)生的氧氣反應而不斷減少(2分)

(8)該反應的H>0,S<0,反應難自發(fā)進行。(2分)

【解析】

試題分析:(1)鈦的原子序數(shù)是22,在周期表中的位置是第四周期IVB族;氧化亞鐵和硫酸反應生成硫酸亞鐵,所以凈化鈦礦石時,不需要除去雜質(zhì)FeO;

(2)氧化鋁是兩性氧化物,既能和強酸反應又能和強堿反應生成鹽和水,離子方程式為Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O ;

(3)要除去亞鐵離子,需要首先轉(zhuǎn)化為鐵離子,又因為不能引入雜質(zhì),所以X試劑應該是雙氧水,答案選A。

(4)根據(jù)以上分析可知④⑤兩步的目的是除去亞鐵離子;

(5)根據(jù)轉(zhuǎn)化關系圖可知反應中反應物是TiOSO4,生成物是TiO2·2H2O ,因此反應的方程式為TiOSO4+2H2O=TiO2·2H2O+H2SO4;

(6)電解時,陰極上得電子發(fā)生還原反應,所以二氧化鈦得電子生成鈦和氧離子,電極反應式為TiO2+4e-=Ti+2O2-

(7)由于電解過程中,電解槽的陽極產(chǎn)生氧氣,碳單質(zhì)會與陽極產(chǎn)生的氧氣反應而不斷減少,所以電解過程中需定期向電解槽池中加入炭塊;

(8)根據(jù)方程式可知該反應的H>0,S<0,所以依據(jù)G=H-TS可知該反應難自發(fā)進行。

練習冊系列答案
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已知:3NO3 + 8Al + 5OH + 18H2O 3NH3 + 8[Al(OH)4]

請回答下列問題:

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(2)根據(jù)實驗結(jié)果,推測出霧霾中一定含有的離子有 。

(3)若該實驗小組測得另一地區(qū)霧霾試樣中可能含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO32﹣SO42-、NO3中的幾種。

①若加入鋅粒,排空法收集到無色無味氣體;

②若加入NaOH溶液,產(chǎn)生白色沉淀,且產(chǎn)生的沉淀量與加入NaOH的物質(zhì)的量之間關系如圖所示.

則下列說法不正確的是

A.溶液中一定不含CO32﹣,可能含有NO3SO42-

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元素編號
元素性質(zhì)









原子半徑

0.74

1.60

1.52

1.10

0.99

1.86

0.75

0.82

最高或
最低化合價


+2

+1

+5

+7

+1

+5

+3

-2



-3

-1


-3


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