Question

【題目】金屬鈦性能優越，被稱為繼鐵、鋁之后的“第三金屬”，工業上用鈦礦石（主要成分：FeO、TiO2，SiO2等）為原料制取鈦，工藝流程如下，回答下列問題：

已知：TiO2(s)+H2SO4(aq)=TiOSO4(aq)+H2O

（1）鈦礦石在加入濃硫酸酸溶前要先粉碎，其目的是__________。

（2）操作1名稱為_______，固體2的主要成分是______， 寫出金屬鈉與TiCl4共熱的化學反應方程式_________________。

（3）一定溫度下，在一個固定容積的容器中發生反應：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g),反應中氧化劑是________，下列說法能夠說明該反應已達化學平衡狀態的是_________________。

A．反應每斷裂2個Cl一Cl鍵，同時生成2 個CO鍵

B. 容器內壓強不再發生變化

C. Cl2和TiCl4的濃度不再變化

D.v(TiCl4)正=2v(C)逆

(4）將50噸鈦礦石經上述變化后，最終可得金屬鈦12噸，假設各步反應均完全，則原礦石中TiO2的百分含量為_____________。

Answer 1

【答案】 增大反應物的接觸面積，使反應速率加快 過濾 FeSO4(FeSO4·7H2O等合理都行) 4Na+TiCl4 Ti+4NaCl 氯氣 BC 40%

【解析】（1）礦石粉碎能夠增大酸浸時的接觸面積，加快酸浸的速率；（2）由框圖可知：原料是鈦鐵礦，主要產品是鈦，副產品為綠礬和硫酸，由信息可知：框圖的第一步反應為：TiO2＋H2SO4===TiOSO4＋H2O，框圖的第二步中加入水和過量鐵，加入物質鐵的目的是防止Fe2＋被氧化，那么固體2無疑是硫酸亞鐵。操作1得到固體和液體，只能是過濾；金屬鈉與TiCl4共熱產生金屬鈦，故為置換反應，由此可寫出對應的化學方程式；（3）根據反應TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）TiCl4（g）+2CO（g），反應前后Ti化合價沒有變化，氯的化合價降低，故氧化劑為氯氣；A.反應每斷裂2個Cl-Cl鍵，同時生成2個C≡O鍵，均為正反應速率，錯誤；B.容器內壓強不再發生變化，即氣體分子數不變，說明已經達到平衡狀態，正確；C. Cl2和TiCl4的濃度不再變化，說明達到平衡，正確；D. 固體的濃度為定值，不能用于描述反應速率，錯誤。

（4）根據物質的變化不難寫出化學方程式，根據關系式

TiO2——Ti

80 48

20 12 可得百分含量為20/50×100%=40%。