鈦是繼鐵、鋁后的第三金屬,二氧化鈦廣泛應用于各類結構表面涂料、紙張涂層等,二氧化鈦還可作為制備鈦單質的原料.
Ⅰ.用鈦鐵礦制取二氧化鈦,(鈦鐵礦主要成分為FeTiO3,其中Ti元素化合價為+4價,含有Fe2O3雜質.)主要流程如下:

(1)Fe2O3與H2SO4反應的離子方程式
 

(2)加Fe的作用是
 

Ⅱ.由金紅石(含TiO2大于96%)為原料生產鈦的流程如下:
(3)反應②的方程式是
 
,該反應需要在Ar氣氛中進行的原因是
 

(4)海棉鈦通常需要經(jīng)過真空電弧爐里熔煉提純,也可通過碘提純法,原理為:
Ti(s)+2I2(g)
400℃
約1250℃
TiI4(g)下列說法正確的是
 

(a) 該反應的△H>0               (b) 在不同溫度區(qū)域,TiI4的量保持不變
(c) 在提純過程中,I2的量不斷減少   (d) 在提純過程中,I2的作用是將粗鈦從低溫區(qū)轉移到高溫區(qū)
Ⅲ.科學家從電解冶煉鋁的工藝得到啟發(fā),找出了冶煉鈦的新工藝.
(5)TiO2直接電解法生產鈦是一種較先進的方法,電解質為熔融的氧化鈣,原理如圖所示 該方法陰極獲得鈦的電極反應為
 


(6)在上述方法的基礎上發(fā)明了一種更加綠色環(huán)保的技術,陽極改用金屬陶瓷,并在陽極通入某種常見的還原性氣體單質,則生成無污染的電極產物.通入的氣體是
 
考點:制備實驗方案的設計,電解原理,常見金屬元素的單質及其化合物的綜合應用,物質分離、提純的實驗方案設計
專題:電化學專題,幾種重要的金屬及其化合物
分析:I.(1)堿性氧化物和酸反應生成鹽和水;
(2)鐵有還原性,能還原鐵離子;
II.(3)在550℃是Na與四氯化鈦發(fā)生置換反應;高溫時,Na、Ti易與空氣中的氧氣等發(fā)生反應;
(4)(a) 根據(jù)反應物和生成物的能量變化確定焓變;
    (b) 根據(jù)溫度判斷,在不同溫度區(qū)域,TiI4的量是否發(fā)生改變;
    (c) 在提純過程中,根據(jù)反應確定I2的量是否變化;
    (d)溫度不同,反應方程式不同,產物不同;
III.(5)陰極上得電子發(fā)生還原反應;
(6)陰極上加入的物質應該具有還原性,反應后的生成物沒有污染.
解答: 解:(1)氧化鐵和硫酸反應生成硫酸鐵和水,離子方程式為:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O,
故答案為:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O;
(2)該溶液中含有鐵離子,鐵具有還原性,能將鐵離子氧化生成亞鐵離子且不引進新的雜質,所以鐵的作用是:將Fe3+轉化為Fe2+,
故答案為:將Fe3+轉化為Fe2+;
II.(3)在550℃是Na與四氯化鈦發(fā)生置換反應生成NaCl和Ti,反應的方程式為:TiCl4+4Na
 550℃ 
.
 
4NaCl+Ti;高溫時,Na、Ti易與空氣中的氧氣等發(fā)生反應,所以該反應需要在Ar氣氛中進行;
故答案為:TiCl4+4Na
 550℃ 
.
 
4NaCl+Ti;高溫時,Na、Ti易與空氣中的氧氣等發(fā)生反應;
(4)(a)大多數(shù)混合反應是放熱反應,該反應的正反應也是放熱反應,則該反應正反應的△H<0,故錯誤;
(b) 高于400℃,鈦和氯氣反應生成四氯化鈦,在1250℃四氯化鈦分解,所以在不同溫度區(qū)域,TiI4的量不同,故錯誤;
(c) 在提純過程中,高于400℃,碘和鈦反應生成四氯化鈦,在1250℃四氯化鈦分解生成碘和鈦,所以I2的量不變,故錯誤;
(d) 在提純過程中,高于400℃,碘和鈦反應生成四氯化鈦,在1250℃四氯化鈦分解生成碘和鈦,所以I2的作用是將粗鈦從低溫區(qū)轉移到高溫區(qū),故正確;
故答案為:d;
III.(5)電解時,陰極上得電子發(fā)生還原反應,所以二氧化鈦得電子生成鈦和氧離子,和電源負極相連,電極反應式為TiO2+4e-=Ti+2O2-;
故答案為:TiO2+4e-=Ti+2O2-;
(6)陰極上加入的物質應該具有還原性且是氣體,反應后的生成物沒有污染,水沒有污染,所以該氣體是氫氣,
故答案為:H2
點評:本題以金屬鈦的制備為知識背景,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、電解原理的應用等,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.
練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:

寫出下列結晶水合物的化學式:
綠礬:
 
;明礬
 
;藍礬
 
;石堿
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

某鋁合金(硬鋁)中含有鎂、銅、硅,為了測定該合金中鋁的含量,有人設計如下試驗:
(1)取樣品a g,稱取時使用的儀器名稱為
 

(2)將樣品溶于足量的稀鹽酸中,過濾,濾液中主要含有
 
,濾渣中含有
 
,在溶解過濾時使用的玻璃儀器有
 

(3)往濾液中加入過量的NaOH溶液、過濾,寫出該步操作中有關的離子方程式
 

(4)在第(3)步的濾液中通入足量CO2,過濾.有關反應的離子方程式是
 

(5)步驟(4)過濾后的濾渣用蒸餾水洗滌數(shù)次后,烘干并灼燒至沉淀不再減少為止,冷卻后稱量,質量為bg,有關反應的化學方程式
 
.原樣品中鋁的質量分數(shù)是
 

(6)若步驟(3)中加入氫氧化鈉溶液的量不足,則實驗結果
 
.(填”偏高”“偏低”或”無影響”)

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科目:高中化學 來源: 題型:

相對分子質量為84的烴,能使溴水褪色
(1)如該烴分子中所有的碳原子都在同一個平面內,則該烴的結構簡式為:
 
名稱為:
 

(2)如該烴和溴化氫加成只能生成一種產物,則滿足該要求的該烴有
 

(3)如該烴分子組成含有兩個甲基,則滿足該要求的該烴有
 
種.

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科目:高中化學 來源: 題型:

在一壓強始終與外界大氣壓相同的密閉容器中,將適量硫粉和碳粉的混合物與一定量的O2完全反應,恢復到常溫,放出504.875kJ的熱量,反應后O2有剩余,在標準狀況下測得反應后混合氣體的體積為44.8L,已知反應后的混合氣體中某種氣體(A)的質量與物質的量均為另兩種氣體之和,且C(s)+O2(g)═CO2(g),△H=-393.5kJ?moI-1
(1)投入O2的總體積在標準狀況下的體積為
 
L.
(2)A為
 
.A.SO2  B.CO2  C.O2 D.無法確定.
(3)反應后混合氣體的平均摩爾質量為
 

(4)混合氣體中
n(CO2)
n(SO2)
=
 

(5)表示硫燃燒熱的熱化學方程式為
 

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科目:高中化學 來源: 題型:

含有Ca2+、Mg2+的溶液,在pH=10時,用EDTA標準溶液滴定,測定的是( �。�
A、Ca2+、Mg2+的總含量
B、Ca2+的含量
C、Mg2+的含量

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科目:高中化學 來源: 題型:

某酸式鹽NaHY的水溶液c(OH-)>c(H+),下列敘述正確的是(  )
A、H2Y的電離方程式:H2Y?2H++Y2-
B、HY-的水解方程式:HY-+H2O?H3O++Y2-
C、該酸式鹽溶液中離子濃度關系:c(Na+)>c(HY-)>c(OH-)>c(H+
D、該酸式鹽溶液中離子濃度關系:c(Na+)>c(Y2-)>c(HY-)>c(OH-)>c(H+

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科目:高中化學 來源: 題型:

下列四組物質中,前者屬于電解質,后者屬于非電解質的是(  )
A、二氧化碳  碳酸鈉
B、硫酸鈉  乙醇
C、氧化鋁  硫
D、蔗糖  氫氧化鈉

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科目:高中化學 來源: 題型:

下列關于常見有機物的說法不正確的是(  )
A、乙烯和苯都能與溴水反應
B、乙酸和油脂都能與氫氧化鈉溶液反應
C、糖類和蛋白質都是人體重要的營養(yǎng)物質
D、乙烯和甲烷可用酸性高錳酸鉀溶液鑒別

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