Question

鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3（可表示為FeO·TiO2），含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)。利用鈦鐵礦制備二氧化鈦，進一步制備鈦單質(zhì),流程如圖：

已知：FeTiO3＋4H+＝Fe2+＋TiO2+＋2H2O

      草酸（C2H2O4）具有很強還原性，易被氧化成二氧化碳

（1）化合物FeTiO3中鐵元素的化合價是        。

（2）鈦鐵礦加入過量H2SO4后，得到的濾渣A為_______________（填化學(xué)式）。

（3）含TiO2+ 溶液乙轉(zhuǎn)化生成TiO2的離子方程式是                           。

（4）由濾液丙制備LiFePO4的過程中，所需17%雙氧水與H2C2O4的質(zhì)量比是       。

（5）用氧化還原滴定法測定TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：一定條件下，將TiO2溶解并還原為Ti3+，再以KSCN溶液作指示劑，用NH4Fe（SO4）2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ti3+至全部生成Ti4+。滴定分析時，稱取TiO2（摩爾質(zhì)量為M g/mol）試樣w g，消耗c mol/L NH4Fe（SO4）2標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL，則TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為            （用代數(shù)式表示）。

（6）TiO2制取單質(zhì)Ti，涉及到的步驟如下：

               

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔點/℃	-25.0	648.8	714	1667
沸點/℃	136.4	1090	1412	3287

反應(yīng)②的方程式是                                 ， 由TiCl4→Ti需要在Ar氣中進行的理由是                          。反應(yīng)后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物，可采用真空蒸餾的方法分離得到Ti，依據(jù)表中信息，需加熱的溫度略高于          ℃即可。

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔點/℃	-25.0	648.8	714	1667
沸點/℃	136.4	1090	1412	3287

	TiCl4	Mg	MgCl2	Ti
熔點/℃	-25.0	648.8	714	1667
沸點/℃	136.4	1090	1412	3287

Answer 1

【答案】I.（1）+2 （1分）  （2）SiO2 （1分）

（3）TiO2-＋H2OTiO2↓＋2H+ （2分）

（4）20：9  （2分）

（5）cVM/1000W  或 cVM/1000W ×100﹪（2分）

（6）TiCl4 +2Mg 2MgCl2 + Ti （2分）；防止高溫下Mg(Ti)與空氣中的O2(或CO2、N2)作用（2分） 1412 （2分）

【命題立意】本題考查學(xué)生利用鈦鐵礦制備二氧化鈦的工藝流程理解、閱讀題目獲取信息能力、氧化還原反應(yīng)及方程式的書寫等，難度中等；

【解析】(1)鈦鐵礦的主要成分為FeTiO3 ,可表示為FeO·TiO2 ,可知Fe的化合價為+2價；(2)鈦鐵礦中只有SiO2不與硫酸反應(yīng)，因此濾渣A的成分是SiO2。(3)TiO2+轉(zhuǎn)化為TiO2，Ti的化合價不變，發(fā)生的是TiO2+的水解反應(yīng)，過濾后未加其他反應(yīng)物，所以TiO2+與H2O反應(yīng)，生成TiO2，同時生成H+，反應(yīng)方程式為：TiO2-＋H2OTiO2↓＋2H+；(4)分析反應(yīng)流程，H2O2把Fe2+氧化為Fe3+，H2C2O4把Fe3+還原為Fe2+，H2O2中O由-1價變?yōu)?2價，H2C2O4由+3價變?yōu)?4價，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移總數(shù)相等得：m(H2O2)×17÷200g/mol×2=m(H2C2O4)÷90g/mol×2，得m(H2O2)：m(H2C2O4)= 20/9；(5) 根據(jù)得失電子守恒，有：1Ti3+～1Fe3+，故n（Fe3+）=n（Ti3+）=n（TiO2）=cV×10-3mol，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為為：cVM/1000W 或 cVM/1000W ×100﹪；(6)在800℃條件下，四氯化鈦和鎂反應(yīng)生成氯化鎂和鈦，反應(yīng)方程式為：TiCl4 +2Mg 2MgCl2 + Ti；Mg是活潑金屬，能與空氣中多種物質(zhì)反應(yīng)，因此可得出Ar氣作用為保護氣， 防止高溫下Mg(Ti)與空氣中的O2(或CO2、N2)作用；由表中數(shù)據(jù)可知，Mg、MgCl2的沸點最高是1412℃，而Ti的熔點為1667℃，所以當(dāng)加熱的溫度略高于1412℃時Mg、MgCl2以氣體的形式除去，得到Ti。