Question

2．用鈦鐵礦（主要含F(xiàn)eTiO₃及Fe₂O₃、SiO₂等不溶性雜質(zhì)）提取高品位TiO₂的一種流程如圖1所示．

回答下列問題：
（1）有關(guān)鈦的說法正確的是AD（填字母序號）．
A．TiOSO₄中鈦元素的化合價為+4價
B．TiO₂中既含有離子鍵，又含有共價鍵
C．鈦元素位于元素周期表中IVA族
D．在稀有氣體氬氛圍和800℃條件下，用金屬鎂與四氯化鈦反應(yīng)可制取金屬鈦．反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ai}$Ti+2MgCl₂
（2）為了從浸取液中獲取純凈的FeSO₄•7H₂O，Ⅱ中應(yīng)采取的操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．如何檢驗提取FeSO₄•7H₂O后的溶液中存在Fe2+取少量剩余溶液于試管中，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象；再加少量氯水，溶液變紅，證明溶液中有Fe²⁺存在．
（3）Ⅲ中生成H2TiO₃的離子方程式是TiO²⁺+2H₂O=H₂TiO₃↓+2H⁺．
（4）將TiO2與焦炭混合，通入氯氣在1173K下反應(yīng)，然后將生成的TiCl₄與CO分離可制取TiCl₄．此反應(yīng)中，氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比是．TiCl₄極易水解，利用此性質(zhì)又可制備納米級二氧化鈦TiO₂•xH₂O，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl．
（5）將TiO₂ 熔于NaF 制成熔融鹽，以石墨為陰極、覆蓋了氧滲透膜的多孔金屬陶瓷涂層為陽極，用如圖2所示電解裝置制取金屬鈦．陽極電極反應(yīng)式是H₂+O^2--2e^-=H₂O．

Answer 1

分析 （1）A．在化合物里，正負(fù)化合價的代數(shù)和為0；
B．活潑金屬和活潑非金屬元素之間易形成離子鍵，非金屬元素之間易形成共價鍵；
C．鈦的原子序數(shù)是22；
D．工業(yè)上在高溫和稀有氣體的保護(hù)下，用鎂和四氯化鈦發(fā)生置換反應(yīng)來制取鈦．
（2）通過蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶、過濾，可得到FeSO₄.7H₂O；遇KSCN溶液呈血紅色是Fe³⁺的特征反應(yīng)，根據(jù)Fe³⁺的特征反應(yīng)先加KSCN溶液，確定是否含有Fe³⁺；如果沒有Fe³⁺，根據(jù)氯水的性質(zhì)，再向溶液中加入氯水，觀察溶液的顏色是否變化，從而確定是否含有Fe²⁺；
（3）TiO²⁺水解生成H₂TiO₃和H⁺；
（4）發(fā)生反應(yīng)為：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，C元素的化合價升高，Cl元素的化合價降低；TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O和HCl；
（5）電解池的陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）A．氧元素的化合價是-2價，硫酸根的化合價是-2價，所以在TiOSO₄中鈦元素的化合價為+4價，故A正確；
B．TiO₂只含離子鍵，不含共價鍵，為離子化合物，故B錯誤；
C．鈦的原子序數(shù)是22，位于元素周期表中IVB族，故C錯誤；
D．工業(yè)上在高溫和稀有氣體的保護(hù)下，用鎂和四氯化鈦發(fā)生置換反應(yīng)來制取鈦，同時生成氯化鎂，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{Ai}$Ti+2MgCl₂，故D正確．
故答案為：AD；
（2）通過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，可得到FeSO₄.7H₂O；Fe²⁺與KSCN溶液反應(yīng)無血紅色出現(xiàn)，但Fe³⁺與KSCN反應(yīng)產(chǎn)生血紅色，因此，要證明某溶液中有無Fe²⁺，則先要在溶液中加入KSCN溶液，沒有出現(xiàn)血紅色，再向其中加入氯水出現(xiàn)血紅色，則證明原溶液中含F(xiàn)e²⁺．，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；取少量剩余溶液于試管中，滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象；再加少量氯水，溶液變紅，證明溶液中有Fe²⁺存在；
（3）TiO²⁺水解生成H₂TiO₃，離子方程式是TiO²⁺+2H₂O=H₂TiO₃↓+2H⁺，故答案為：TiO²⁺+2H₂O=H₂TiO₃↓+2H⁺；
（4）TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO中，C元素的化合價升高，則C被氧化，做還原劑，升高4價，Cl元素的化合價降低，則Cl₂為氧化劑，降低4價，則氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：1；TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O和HCl，化學(xué)方程式是TiCl₄+（X+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl，故答案為：1：1；TiCl₄+（X+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；
（5）電解池的陽極是氧離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，與氫氣結(jié)合生成水，所以電極反應(yīng)式H₂+O^2--2e^-=H₂O，故答案為：H₂+O^2--2e^-=H₂O．

點評 本題考查物質(zhì)的分離提純以及電解池的工作原理，題目難度不大，本題注意把握電極反應(yīng)式的書寫，圖中電子的移動方向是解答的關(guān)鍵．