Question

【題目】金屬鈦廣泛用于航空航天工業、化工、醫療等領域。用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，同時含有少量的Fe2O3、FeO等）制取鈦并獲得副產品Fe2O3的主要工藝流程如圖所示：

（查閱資料）鈦、鎂在高溫下易與空氣中的氧氣、二氧化碳等反應。請回答下列問題：

（1）構成金屬鈦的微粒是_____（填“分子”“原子”或“離子”），H2TiO3中鈦元素的化合價為_____；

（2）寫出工藝流程中生成硫酸鐵的化學方程式_____。

（3）工藝流程中，“水解”屬于_____變化（填“化學”或“物理”）。

（4）工業上常在高溫和氬氣氛圍中，用金屬鎂和TiCl4反應的方法制備Ti，氬氣的作用是_____；若反應前鈦鐵礦中FeTiO3的質量為1.52t，則理論上可以制取Ti的質量為_____t。

（5）已知將FeSO4隔絕空氣加強熱，可獲得Fe2O3，同時產生SO2和SO3.為了降低SO2的產率，提高SO3的產率，某實驗小組進行了系列探究，實驗數據如下：

編號	空氣通入量/Ls1	溫度/℃	SO2產率/％	SO3產率/％
a	0.02	850	45.4	54.6
b	0.06	850	30.5	69.5
c	0.10	810	11.1	88.9
d	0.10	850	11.1	88.9
e	0.10	890	11.2	88.8

①本實驗主要研究了哪些因素對SO3產率的影響_____。

②根據上表數據，生產過程中采用實驗_____（填編號）的提取條件最合理。

Answer 1

【答案】原子 +4 Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O 化學 做保護氣，防止鈦、鎂在高溫下與空氣中的O2、CO2等反應 0.48 空氣通入量，溫度 c

【解析】

（1）金屬是原子直接構成的，所以構成金屬鈦的微粒是原子。H2TiO3中氫元素為+1價，而氧元素為-2價，設鈦元素的化合價為x，根據化合物中正負化合價的代數和為零可得，1×2+x+(-2×3)=0，解得x=+4，故鈦元素的化合價為+4價；

（2）鈦鐵礦中的氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵和水，化學方程式：Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O；

（3）工藝流程中，水解過程中生成了新物質，發生的屬于化學變化；

（4）氬氣是一種稀有氣體，化學性質穩定，該反應在氬氣的環境中進行就是利用了其化學性質穩定，起保護作用，防止了鈦、鎂在高溫時被氧化；根據反應流程可知FeTiO3和Ti有以下反應關系：

則理論上可以制取Ti的質量為0.48t。

（5）通過分析表中的數據可知，
①本實驗主要研究了對SO3產率的影響因素是：空氣通入量、溫度；
②根據上表數據，采用實驗c，溫度較低，消耗能量較少，且同時滿足降低SO2的產率，提高SO3的產率，提取條件最合理；