Question

【題目】金屬鈦性能優(yōu)越，被稱為繼鐵、鋁之后的“第三金屬”，工業(yè)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(xué)反應(yīng)方程式_________________。

（3）一定溫度下，在一個(gè)固定容積的容器中發(fā)生反應(yīng)：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g),反應(yīng)中氧化劑是________，下列說(shuō)法能夠說(shuō)明該反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是_________________。

A．反應(yīng)每斷裂2個(gè)Cl一Cl鍵，同時(shí)生成2 個(gè)CO鍵

B. 容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)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(jīng)上述變化后，最終可得金屬鈦12噸，假設(shè)各步反應(yīng)均完全，則原礦石中TiO2的百分含量為_____________。

Answer 1

【答案】 增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)速率加快 過(guò)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(shí)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(chǎn)品是鈦，副產(chǎn)品為綠礬和硫酸，由信息可知：框圖的第一步反應(yīng)為：TiO2＋H2SO4===TiOSO4＋H2O，框圖的第二步中加入水和過(guò)量鐵，加入物質(zhì)鐵的目的是防止Fe2＋被氧化，那么固體2無(wú)疑是硫酸亞鐵。操作1得到固體和液體，只能是過(guò)濾；金屬鈉與TiCl4共熱產(chǎn)生金屬鈦，故為置換反應(yīng)，由此可寫出對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式；（3）根據(jù)反應(yīng)TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）TiCl4（g）+2CO（g），反應(yīng)前后Ti化合價(jià)沒有變化，氯的化合價(jià)降低，故氧化劑為氯氣；A.反應(yīng)每斷裂2個(gè)Cl-Cl鍵，同時(shí)生成2個(gè)C≡O(shè)鍵，均為正反應(yīng)速率，錯(cuò)誤；B.容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化，即氣體分子數(shù)不變，說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正確；C. Cl2和TiCl4的濃度不再變化，說(shuō)明達(dá)到平衡，正確；D. 固體的濃度為定值，不能用于描述反應(yīng)速率，錯(cuò)誤。

（4）根據(jù)物質(zhì)的變化不難寫出化學(xué)方程式，根據(jù)關(guān)系式

TiO2——Ti

80 48

20 12 可得百分含量為20/50×100%=40%。