Question

【題目】(1)工業上用鈦礦石(主要成分為FeTiO3，主要含FeO、Al2O3、SiO2等雜質)經過以下流程制得TiO2:

其中，步驟II發生的主要反應為:2H2SO4+ FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O

①步驟I發生反應的離了方程式是:_____________、___________。為提高鈦礦石的堿浸出速率，步驟I可采取的辦法除提高堿的濃度外，還可以采取的辦法有_________________、__________________________(寫出兩種方法)。

②步驟II中加入Fe的目的是___________________；分離出FeSO4晶體的操作是___________。

③步驟III形成的TiO2·nH2O 為膠體，其反應的化學方程式為____________________。

(2)可利用TiO2通過下述兩種方法制備金屬鈦:

方法一: 將TiO2作陰極，石墨作陽極，熔融CaO為電解液，碳塊作電解槽池，電解TiO2制得鈦，陽極上一定生成的氣體是____________，可能生成的氣體是__________________。

方法二: 通過以下反應制備金屬鈦

①TiO2 (s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g) △H=+ 151kJ/mol

②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti

實際生產中，需在反應①過程中加入碳，可以順利制得TiCl4。碳的作用除燃燒放熱外，還具有的作用是_______________________________________。

Answer 1

【答案】 Al2O3+2OH-=2A1O2-+H2O SiO2+2OH-=SiO32-+H2O 升高溫度(或加熱) 粉碎礦石或攪拌 還原Fe3+ 過濾 TiOSO4+(n+1)H2OTiO2·nH2O(膠體)+H2SO4 O2或氧氣 CO2(或CO或CO2和CO) 消耗O2，促進中衡向正反應方向移動

【解析】試題分析：（1）①根據二氧化硅與氫氧化鈉反應生成硅酸鈉和水、氧化鋁和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和水；根據影響反應速率的因素分析提高鈦礦石的堿浸出速率的方法；②Fe能把Fe3+還原為Fe2+；分離出FeSO4晶體屬于固液分離；③TiOSO4水解為TiO2·nH2O(膠體)；（2）陽極氧離子失電子發生氧化反應生成氧氣；氧氣與C單質反應生成CO或CO2；根據碳消耗氧氣，促進平衡移動分析；

解析：（1）①氧化鋁是兩性氧化物，既能和強酸反應又能和強堿反應生成鹽和水，反應離子方程式是Al2O3+2OH-=2A1O2-+H2O；二氧化硅是酸性氧化物，能和強堿反應生成硅酸鈉和水，反應離子方程式是SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；升高溫度或粉碎礦石或攪拌都能提高鈦礦石的堿浸出速率；②Fe能把Fe3+還原為Fe2+，步驟II中加入Fe的目的是還原Fe3+；分離出FeSO4晶體用過濾法；③TiOSO4水解為TiO2·nH2O(膠體)的化學方程式為TiOSO4+(n+1)H2OTiO2·nH2O(膠體)+H2SO4；（2）陽極氧離子失電子發生氧化反應生成氧氣；氧氣與C單質反應生成CO或CO2，所以陽極上一定生成的氣體是氧氣，可能生成的氣體是CO或CO2；加入碳消耗O2，促進中衡向正反應方向移動。