Question

（16分）鈦合金是航天航空工業(yè)的重要原料。由鈦鐵礦（主要成分是TiO2和Fe的氧化物）

制備Ti和綠礬（FeSO4·7H2O）等產(chǎn)品的一種工藝流程示意如下

已知：①TiO2+易水解，只能存在于強(qiáng)酸性溶液中 ②TiCl4的熔點(diǎn)-25℃，沸點(diǎn)136.4℃；SiCl4的熔點(diǎn)-68.8℃，沸點(diǎn)57.6℃ 回答下列問(wèn)題：

（1）TiCl4的晶體類(lèi)型是 晶體。

（2）TiO2的天然晶體中，最穩(wěn)定的一種晶體結(jié)構(gòu)如圖，其中黑球表示 原子。

（3）鈦鐵礦酸浸時(shí)，主要成分TiO2反應(yīng)的離子方程式為 。

（4）操作Ⅱ包含的具體操作方法有 。

（5）廢液中溶質(zhì)的主要成分是 （填化學(xué)式）。

（6）沸騰氧化爐中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ，

制得的TiCl4液體中常含有少量SiCl4雜質(zhì)，可采用 方法除去。

（7）若經(jīng)事先處理后的鈦鐵礦只含有TiO2和Fe3O4兩種氧化物，現(xiàn)有312kg經(jīng)處理后的鈦鐵礦，經(jīng)上述流程后（省去操作Ⅰ）制得了48kg純凈的金屬鈦。已知在上述流程的強(qiáng)酸性溶液中加過(guò)量鐵粉時(shí)測(cè)得轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為2a×103mol，則理論上可制得 kgFeSO4·7H2O（假設(shè)上述各步反應(yīng)均完全且各步?jīng)]有損耗）。

Answer 1

（16分）（每空2分）（1）分子

（2）Ti或者鈦

（3）TiO2+2H+=TiO2++H2O

（4）蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾（洗滌）

（5）Na2SO4．

（6）TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO 蒸餾或分餾

（7）278（ a+3 ）

【解析】

試題分析：（1）分子晶體的熔沸點(diǎn)較低，根據(jù)TiCl4的熔沸點(diǎn)的數(shù)值可以判斷，TiCl4屬于分子晶體；

（2）根據(jù)晶胞結(jié)構(gòu)圖，黑球的個(gè)數(shù)是8×1/8+1=2，白球個(gè)數(shù)是4×1/2+2=4，黑球：白球=1:2，根據(jù)晶體的化學(xué)式，Ti與O原子的個(gè)數(shù)比是1:2，所以黑球表示Ti原子；

（3）根據(jù)流程圖，TiO2­與硫酸反應(yīng)后，生成TiO2+，所以鈦鐵礦酸浸時(shí)，主要成分TiO2反應(yīng)的離子方程式為T(mén)iO2+2H+=TiO2++H2O；

（4）從濾液中得到晶體的操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥等，所以操作Ⅱ包含的具體操作方法有蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾（洗滌）；

（5）TiSO4溶液中加入碳酸鈉固體，發(fā)生雙水解反應(yīng)，生成TiO2晶體和二氧化碳?xì)怏w，所以廢液的主要成分是Na2SO4；

（6）根據(jù)流程圖可知，TiO2與氯氣、焦炭，在高溫下發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈦、CO氣體，化學(xué)方程式為T(mén)iO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO；TiCl4液體中常含有少量SiCl4雜質(zhì)，二者是互溶的液體，且SiCl4雜質(zhì)的沸點(diǎn)較低，所以采用蒸餾的方法可除去SiCl4雜質(zhì)；

（7）48kgTi的物質(zhì)的量是48kg/48g/mol=1kmol，則二氧化鈦的質(zhì)量是312kg-1kmol×80g/mol=232kg，則四氧化三鐵的物質(zhì)的量是232kg/232g/mol=1kmol，F(xiàn)e元素的物質(zhì)的量是3kmol；在強(qiáng)酸性溶液中加過(guò)量鐵粉時(shí)測(cè)得轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為2a×103mol，該過(guò)程中Fe單質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，說(shuō)明參加反應(yīng)的Fe物質(zhì)的量為a×103mol，根據(jù)元素守恒，則亞鐵離子的物質(zhì)的量是3kmol+a×103mol=(a+3)kmol，F(xiàn)eSO4·7H2O的質(zhì)量是278g/mol×(a+3)kmol=278（ a+3 ）kg。

考點(diǎn)：考查物質(zhì)的制備，對(duì)流程的分析，晶胞計(jì)算，基本操作的判斷，氧化還原反應(yīng)的計(jì)算