Question

【題目】四氯化鈦（TiCl4）是制取航空材料——鈦合金的重要原料。由鈦鐵礦（主要成分是FeTiO3，不溶于水）制備TiCl4等產(chǎn)品的一種工藝流程示意如圖：

回答下列問(wèn)題：

（1）“酸浸”時(shí)需要將鈦鐵礦粉碎，其目的是____。

（2）浸出液呈強(qiáng)酸性，含有TiO2＋、Fe2＋及少量Fe3＋、Al3＋等離子，則生成TiO2＋的離子方程式是__。

（3）“反應(yīng)”時(shí)需加入鐵屑至浸出液顯紫色，此時(shí)溶液仍呈強(qiáng)酸性。該過(guò)程中有如下反應(yīng)發(fā)生：

2Fe3＋＋Fe＝3Fe2＋

2TiO2＋（無(wú)色）＋Fe＋4H＋＝2Ti3＋（紫色）＋Fe2＋＋2H2O

Ti3＋（紫色）＋Fe3＋＋H2O＝TiO2＋（無(wú)色）＋Fe2＋＋2H＋

加入鐵屑的作用是____。

（4）通過(guò)控制條件，可以使過(guò)程①中生成的TiO2·nH2O形成一種液態(tài)分散系，用一束光照射該分散系能夠產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)，則分散質(zhì)顆粒直徑的范圍是____。

（5）過(guò)程①制得的固體TiO2·nH2O需用過(guò)量酸清洗以除去其中的Fe(OH)3雜質(zhì)，檢驗(yàn)Fe(OH)3雜質(zhì)除凈的實(shí)驗(yàn)方法是____。

（6）過(guò)程③生成的廢氣中含有CO，則TiO2和焦炭、氯氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___。

（7）上述工藝具有成本低、可用低品位礦物為原料等優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)綠色化學(xué)理念，該工藝流程中存在的不足之處是____（只要求寫(xiě)出一項(xiàng)）。

（8）依據(jù)表中信息，可采用___方法精制含少量SiCl4雜質(zhì)的TiCl4。

	TiCl4	SiCl4
熔點(diǎn)/℃	－25.0	－68.8
沸點(diǎn)/℃	136.4	57.6

Answer 1

【答案】增大接觸面積，加快反應(yīng)速率 FeTiO3＋4H＋＝TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O 將Fe3＋還原為Fe2＋ 10-9~10-7m 用試管取少量最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若溶液未變?yōu)檠�紅色，則說(shuō)明Fe(OH)3雜質(zhì)已除凈 TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO 過(guò)程③中產(chǎn)生的CO和殘留的Cl2有毒，污染空氣 蒸餾

【解析】

（1）將鈦鐵礦粉碎，可以增大固體反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；

故答案為：增大接觸面積，加快反應(yīng)速率；

（2）根據(jù)已知信息，確定部分反應(yīng)物FeTiO3和生成物TiO2＋、Fe2＋，再結(jié)合元素守恒，電荷守恒配平生成TiO2＋的離子方程式為FeTiO3＋4H＋＝TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O；

故答案為：FeTiO3＋4H＋＝TiO2＋＋Fe2＋＋2H2O；

（3）根據(jù)題意：浸出液中含有少量Fe3＋，而浸出液加入鐵粉后濃縮、結(jié)晶得到FeCl2晶體，因此加入鐵粉的目的是將Fe3＋還原為Fe2＋，加入鐵屑至浸出液顯紫色，說(shuō)明Fe3＋已完全被還原為Fe2＋；

故答案為：將Fe3＋還原為Fe2＋；

（4）能夠產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng)的分散系為膠體，則分散質(zhì)顆粒直徑的范圍是10-9~10-7m；

故答案為：10-9~10-7m；

（5）過(guò)量酸將Fe(OH)3中和為Fe3＋，用試管取少量最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若溶液未變?yōu)檠�紅色，則說(shuō)明Fe(OH)3雜質(zhì)已除凈；

故答案為：用試管取少量最后一次洗滌液，加入KSCN溶液，若溶液未變?yōu)檠�紅色，則說(shuō)明Fe(OH)3雜質(zhì)已除凈；

（6）過(guò)程③反應(yīng)物為TiO2、氯氣、焦炭，生成的廢氣中含有CO，根據(jù)得失電子守恒、元素守恒寫(xiě)出方程式，則TiO2和焦炭、氯氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO；

故答案為：TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO；

（7）依據(jù)綠色化學(xué)理念，該工藝流程中存在的不足之處是過(guò)程③中產(chǎn)生的CO和殘留的Cl2有毒，污染空氣；

故答案為：過(guò)程③中產(chǎn)生的CO和殘留的Cl2有毒，污染空氣；

（8）SiCl4、TiCl4為液態(tài)混合物，沸點(diǎn)相差較大，因此可用蒸餾的方法提純TiCl4；

故答案為：蒸餾。