Question

8．鈦有強度高和質(zhì)地輕的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于飛機制造業(yè)等．工業(yè)上利用鈦鐵礦，其主要成分為鈦酸亞鐵（FeTiO₃）制備鈦金屬，工業(yè)流程如圖：（已知：2NaCl$\frac{\underline{\;電解\;}}{熔融}$2Na+Cl₂↑）

（1）請寫出FeTiO₃與稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式：FeTiO₃+2H⁺$\frac{\underline{\;120℃\;}}{\;}$Fe²⁺+TiO₂+H₂O．
（2）請寫出“熔融氧化”的化學(xué)方程式：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;1300℃-1500℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO．
（3）補充寫出實現(xiàn)上述方框內(nèi)過程A所需的實驗操作：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶過濾、洗滌、在干燥的HCl氣流中加熱 FeCl₂固體
（4）熱還原法中能否改用鈉代替鎂作還原劑：能（填“能”或“不能”）；
（5）上流程中可循環(huán)利用的物質(zhì)為：Cl₂和Mg（填化學(xué)式）．

Answer 1

分析 （1）鈦鐵礦的主要成分為鈦酸亞鐵（FeTiO₃），根據(jù)流程可知，鈦酸亞鐵與稀鹽酸反應(yīng)生成了氯化亞鐵和二氧化鈦；
（2）二氧化鈦與碳、氯氣在1300℃-1500℃熔融氧化生成一氧化碳和四氯化鈦，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（3）在流程圖的方框內(nèi)過程A是從氯化亞鐵溶液中獲得氯化亞鐵晶體，可以用降溫結(jié)晶的方法，注意要防止亞鐵離子水解；
（4）根據(jù)鈉與金屬鎂的還原性強弱進(jìn)行解答；
（5）電解氯化鎂生成的氯氣和鎂可以循環(huán)利用．

解答 解：（1）根據(jù)工藝流程可知，F(xiàn)eTiO₃與稀鹽酸反應(yīng)生成了氯化亞鐵和二氧化鈦，反應(yīng)的離子方程式為：FeTiO₃+2H⁺$\frac{\underline{\;120℃\;}}{\;}$Fe²⁺+TiO₂+H₂O，
故答案為：FeTiO₃+2H⁺$\frac{\underline{\;120℃\;}}{\;}$Fe²⁺+TiO₂+H₂O；
（2）二氧化鈦的“熔融氧化”為：二氧化鈦與碳、氯氣在1300℃-1500℃熔融氧化生成一氧化碳和四氯化鈦，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;1300℃-1500℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，
故答案為：TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;1300℃-1500℃\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；
（3）在流程圖的方框內(nèi)過程A是從氯化亞鐵溶液中獲得氯化亞鐵晶體，可以將溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、在干燥的HCl氣流中加熱 FeCl₂固體，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；
（4）由于鈉的還原性強于鎂，所以熱還原法中可以改用鈉代替鎂作還原劑，
故答案為：能；
（5）電解熔融氯化鎂生成金屬鎂和氯氣，根據(jù)流程可知，金屬鎂和氯氣都可以循環(huán)利用，
故答案為：Cl₂和Mg；

點評 本題考查了物質(zhì)的分離與提純、物質(zhì)制備實驗方案的設(shè)計，題目難度中等，注意掌握常見物質(zhì)的分離與提純方法，明確生成流程為解答本題的關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．