Question

（2009?廣州二模）二氧化鈦（TiO₂）廣泛用于制造高級白色油漆，也是許多反應的催化劑．工業上用鈦鐵礦[主要成分為FeTiO₃（鈦酸亞鐵，不溶于水）、Fe₂O₃及少量SiO₂雜質]作原料，制取二氧化鈦及綠礬，其生產流程如下：

回答下列問題：
（1）Ti原子核外電子層數為4，位于元素周期表第ⅣB族．Ti原子序數為

22

．
（2）FeTiO₃溶于過量硫酸的離子方程式

FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O

．
（3）流程中生成TiO₂?xH2O離子方程式為

TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂?xH₂O+2H⁺

．
（4）若鐵粉的用量不足，可能導致產品TiO₂中混有

Fe₂O₃

雜質．
（5）以TiO₂為原料制取金屬鈦的其中一步反應為TiO₂+Cl₂+C

高溫  .

TiCl₄+

2CO

，已知該反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1：1，則另一生成物為

CO

．

Answer 1

分析：（1）電子層等于周期數，所以Ti元素位于第四周期，Ti位于元素周期表第ⅣB族第4列．
（2）由工藝流程轉化關系可知，FeTiO₃溶于過量硫酸，生成Fe²⁺、TiO²⁺、H₂O．
（3）由工藝流程轉化關系可知，TiO²⁺在加熱條件下與水反應生成TiO₂?xH₂O，根據電荷守恒可知還生成H⁺．
（4）Fe²⁺容易氧化為Fe³⁺，鐵粉的用量不足，濾液中的Fe³⁺，不能除盡．生成的TiO₂?xH₂O沉淀中含有氫氧化鐵．
（5）反應中Ti元素化合價未變化，氯元素化合價由0價降低為-1價，根據電子轉移守恒計算碳元素在產物中化合價，據此結合元素守恒判斷．

解答：解：（1）Ti原子核外電子層數為4，位于元素周期表第ⅣB族，所以Ti元素處于第四周期第4列，原子序數為22．
故答案為：22．
（2）由工藝流程轉化關系可知，FeTiO₃溶于過量硫酸，生成Fe²⁺、TiO²⁺、H₂O，反應離子方程式為FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O．
故答案為：FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O．
（3）由工藝流程轉化關系可知，TiO²⁺在加熱條件下與水反應生成TiO₂?xH₂O，根據電荷守恒可知還生成H⁺，所以反應離子方程式為TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂?xH₂O+2H⁺．
故答案為：TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂?xH₂O+2H⁺．
（4）鐵粉的用量不足，濾液中的Fe³⁺，不能除盡．生成的TiO₂?xH₂O沉淀中含有氫氧化鐵，最后氫氧化鐵分解生成氧化鐵，所以可能導致產品TiO₂中混有Fe₂O₃．
故答案為：Fe₂O₃．
（5）反應中Ti元素化合價未變化，氯元素化合價由0價降低為-1價，令碳元素在產物中等化合價為a，則a=2×[0-（-1）]，故a=2，反應中氧化劑與還原劑的物質的量之比為1：1，結合元素守恒可知，TiO₂、Cl₂、C、TiCl₄的系數分別為1、2、2、1，所以未知物中含有C原子與O原子，碳元素化合價為+2，故為CO，系數為2．
故答案為：2CO；CO．

點評：考查學生對工藝流程理解、閱讀題目獲取信息能力、氧化還原反應及方程式的書寫等，難度中等，理解工藝流程是關鍵，需要學生具有閱讀題目獲取信息能力和靈活運用基礎知識分析問題、解決問題能力．