Question

18．TiO₂既是制備其他含鈦化合物的原料，又是一種性能優異的白色顏料．
（1）實驗室利用反應TiO₂（s）+2CCl₄（g）═TiCl₄（g）+CO₂（g），在無水無氧條件下，制取TiCl₄實驗裝置示意圖如下：

有關性質如表：

物質	熔點/℃	沸點/℃	其他
CCl4	-23	76	與TiCl4互溶
TiCl4	-25	136	遇潮濕空氣產生白霧

儀器A的名稱是干燥管，裝置E中的試劑是濃硫酸．反應開始前依次進行如下操作：①停止通氮氣②熄滅酒精燈③冷卻至室溫．正確的順序為②③①（填序號）．欲分離D中的液態混合物，所采用操作的名稱是蒸餾．
（2）工業上由鈦鐵礦（FeTiO₃）（含Fe₂O₃、SiO₂等雜質）制備TiO₂的有關反應包括：
酸溶FeTiO₃（s）+2H₂SO₄（aq）═FeSO₄（aq）+TiOSO₄（aq）+2H₂O（l）
水解TiOSO₄（aq）+2H₂O（l）═H₂TiO₃（s）+H₂SO₄（aq）
簡要工藝流程如下：
①試劑A為鐵粉．鈦液Ⅰ需冷卻至70℃左右，若溫度過高會導致產品收率降低，原因是由于TiOSO₄容易水解，若溫度過高，則會有較多TiOSO₄水解為固體H₂TiO₃而經過濾進入FeSO₄•7H₂O中導致TiO₂產率降低．
②取少量酸洗后的H₂TiO₃，加入鹽酸并振蕩，滴加KSCN溶液后無明顯現象，再加H₂O₂后出現微紅色，說明H₂TiO₃中存在的雜質離子是Fe²⁺．這種H₂TiO₃即使用水充分洗滌，煅燒后獲得的TiO₂也會發黃，發黃的雜質是Fe₂O₃（填化學式）．

Answer 1

分析 （1）儀器A是干燥管，因為TiCl₄遇到水蒸氣會水解，所以E中可以用濃硫酸來隔離空氣；分離兩種沸點不同的液體混合物應該用蒸餾；
（2）①因為礦石經硫酸溶解后得到的Fe₂（SO₄）₃，而后面過濾得到的是FeSO₄•7H₂O，所以試劑A是鐵粉；
由于TiOSO₄容易水解，若溫度過高，則會有較多TiOSO₄水解為固體H₂TiO₃；
②根據Fe²⁺的檢驗方法；經加熱后Fe²⁺氧化為Fe₂O₃．

解答 解：（1）儀器A是干燥管，因為TiCl₄遇到水蒸氣會水解，所以E中可以用濃硫酸來隔離空氣中的水蒸汽；CCl₄和TiCl₄是兩種沸點差異較大的液體混合物，應該用蒸餾；
故答案為：干燥管；濃硫酸；②③①；蒸餾；
（2）①因為礦石經硫酸溶解后得到的Fe₂（SO₄）₃，而后面過濾得到的是FeSO₄•7H₂O，所以試劑A是鐵粉，把Fe³⁺還原為Fe²⁺；由于TiOSO₄容易水解，若溫度過高，則會有較多TiOSO₄水解為固體H₂TiO₃而經過濾進入FeSO₄•7H₂O中導致TiO₂產率降低；
故答案為：鐵粉；由于TiOSO₄容易水解，若溫度過高，則會有較多TiOSO₄水解為固體H₂TiO₃而經過濾進入FeSO₄•7H₂O中導致TiO₂產率降低；
②先加KSCN溶液無現象，加H₂O₂后出現紅色，說明存在Fe²⁺；經加熱后Fe²⁺氧化為Fe₂O₃而使產品發黃；
故答案為：Fe²⁺；Fe₂O₃．

點評 本題以工業流程圖為背景，考查了學生分析問題、解決問題互溶運用知識的能力，培養了學生的邏輯思維能力．