Question

金屬鈦（Ti）硬度大、熔點高、常溫時耐酸堿腐蝕，被譽為“未來金屬”．以鈦鐵礦（主要成分為鈦酸亞鐵：FeTiO₃）為主要原料冶煉金屬鈦并獲得副產(chǎn)品綠礬（FeSO₄?7H₂O）的工業(yè)生產(chǎn)流程如下：

請回答下列問題：
（1）鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO₄，反應(yīng)中無氣體生成．流程中加入Fe屑的目的是

 

．
（2）過濾需要用到的玻璃儀器有燒杯、

 

；對過濾后的鈦酸沉淀進行洗滌，判斷沉淀是否洗滌干凈的操作及現(xiàn)象是

 

．
（3）對溶液Ⅱ進行加熱，TiO²⁺發(fā)生水解生成鈦酸，寫出加熱過程中發(fā)生的離子反應(yīng)方程式

 

．
（4）若對溶液I先進行加熱后冷卻結(jié)晶，可能產(chǎn)生的后果是

 

．
（5）鈦白粉與氯氣、焦炭在高溫下進行反應(yīng)，還生成一種可燃性無色氣體，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

，該工藝中，可以循環(huán)使用的物質(zhì)為

 

（填化學(xué)式）．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO₄，加入鐵屑，可防止Fe²⁺氧化，溶液Ⅰ中含有FeSO₄和TiOSO₄，溶液Ⅱ主要含有TiOSO₄，加入水，加熱可水解生成H₂TiO₃，經(jīng)煅燒可生成TiO₂，用氯氣、碳反應(yīng)可生成TiCl₄，高溫條件下與鎂反應(yīng)可生成Ti，以此解答該題．

解答： 解：鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO₄，加入鐵屑，可防止Fe²⁺氧化，溶液Ⅰ中含有FeSO₄和TiOSO₄，溶液Ⅱ主要含有TiOSO₄，加入水，加熱可水解生成H₂TiO₃，經(jīng)煅燒可生成TiO₂，用氯氣、碳反應(yīng)可生成TiCl₄，高溫條件下與鎂反應(yīng)可生成Ti，
（1）鐵可與Fe³⁺反應(yīng)生成Fe²⁺，加入鐵屑，可防止Fe²⁺氧化，故答案為：防止Fe²⁺氧化（成Fe³⁺）；
（2）過濾需要用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗和玻璃棒，沉淀表面吸附硫酸根離子，判斷沉淀是否洗滌干凈的操作及現(xiàn)象是取最后一次洗滌液，滴加少量BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀則未洗滌干凈，若不產(chǎn)生白色沉淀，則洗滌干凈，
故答案為：漏斗、玻璃棒；取最后一次洗滌液，滴加少量BaCl₂溶液，若產(chǎn)生白色沉淀則未洗滌干凈，若不產(chǎn)生白色沉淀，則洗滌干凈；
（3）對溶液Ⅱ進行加熱，TiO²⁺發(fā)生水解生成鈦酸，反應(yīng)的離子方程式為TiO²⁺+2H₂O

△   .

H₂TiO₃↓+2H⁺，
故答案為：TiO²⁺+2H₂O

△   .

H₂TiO₃↓+2H⁺；
（4）若對溶液I先進行加熱后冷卻結(jié)晶，TiOSO₄發(fā)生水解產(chǎn)生鈦酸沉淀隨綠礬析出，綠礬純度下降，造成金屬鈦產(chǎn)率下降，
故答案為：TiOSO₄發(fā)生水解產(chǎn)生鈦酸沉淀隨綠礬析出，綠礬純度下降，造成金屬鈦產(chǎn)率下降；
（5）鈦白粉與氯氣、焦炭在高溫下進行反應(yīng)，還生成一種可燃性無色氣體，應(yīng)為CO，反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiO₂+2Cl₂+2C

高溫  .

TiCl₄+2CO，TiOSO₄發(fā)生水解生成硫酸，可以循環(huán)使用的物質(zhì)為H₂SO₄，
故答案為：TiO₂+2Cl₂+2C

高溫  .

TiCl₄+2CO；H₂SO₄．

點評：本題考查物質(zhì)的制備實驗方案的設(shè)計，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，為高考常見題型，難度中等，注意把握實驗的基本原理和物質(zhì)的性質(zhì)．