Question

【題目】金屬鈦（Ti）硬度大、熔點高、耐酸堿腐蝕，被廣泛用于航天航空、醫療衛生及日常生活中。以鈦鐵礦（主要成分是FeTiO3）為原料冶煉金屬鈦的生產工藝如下：

（1）鈦鐵礦（精礦)中加入硫酸，充分反應后生成TiOSO4、H2O和另外一種硫酸鹽，且反應前后Fe的化合價不變，則FeTiO3中Fe的化合價為______。

（2）上述制備過程中，加入“鐵屑”的目的是______（填字母）。

A.防Fe2＋被氧化 B.與Fe3＋反應 C.防Fe2＋水解 D.防Fe3＋水解

（3）上述生產流程中，灼燒操作需要用到的含硅酸鹽的儀器有玻璃棒、酒精燈、____________。

（4）已知鈦酸難溶于水，其化學式為H2TiO3。則加熱溶液2時反應的離子方程式為______。

（5）已知氣體丙是一種有毒氣體，寫出二氧化鈦與氯氣和過量焦炭在高溫下反應的化學方程式______。

（6）鐵鈦合金是一種常用的不銹鋼材料，某同學在探究該合金性質時，往含有TiO2＋、Fe3＋的溶液中加入鐵屑至溶液顯紫色，該過程中發生的反應有：

① 2Fe3＋＋Fe ＝3Fe2＋

② Ti3＋（紫色）＋Fe3＋＋H2O ＝TiO2＋（無色）＋Fe2＋＋2H＋

③______。

（7）以綠礬為原料，可以制備重要工業原料氧化鐵。基本流程如下：

FeCO3達到沉淀溶解平衡時，室溫下測得溶液的pH為8，c(Fe2＋)為1.0×10－5 mol/L。請通過計算判斷所得FeCO3固體中是否混有Fe(OH)2_____（已知： Ksp[Fe(OH)2] ＝ 4.9×10－17）

Answer 1

【答案】+2 A 泥三角、坩堝 TiO2++2H2O H2TiO3↓＋2H+ TiO2+2C+2Cl2 TiC14+2CO 2TiO2++Fe+4H+=2Ti3++Fe2++2H2O 因為c(Fe2+)·c2(OH-)=1.0×10-5×(1×10-6)2 = 1.0×10-17<KSP[Fe(OH)2]，故無Fe(OH)2生成

【解析】

（1）鈦鐵礦（精礦)中加入硫酸，充分反應后生成TiOSO4、H2O和另外一種硫酸鹽，且反應前后Fe的化合價不變，根據化合物中各元素化合價代數和為0，TiOSO4中氧為-2價，硫酸根的根價為-2價，則Ti的化合價為+4價，則FeTiO3中Fe的化合價為+2價；

（2）因為二價鐵易被氧化和發生水解反應，所以加入鐵屑的目的是防止Fe2＋被氧化，答案選A；

（3）灼燒操作需要用到的含硅酸鹽的儀器有玻璃棒、酒精燈、泥三角、坩堝；

（4）由（1）可知溶液2中有TiOSO4，且后續操作為過濾，故加入水發生TiOSO4的水解反應，生成H2TiO3和H2SO4，反應的離子方程式為TiO2++2H2O H2TiO3↓＋2H+；

（5）H2TiO3受熱分解生成水和TiO2，氣體丙是一種有毒氣體一氧化碳，二氧化鈦與氯氣和過量焦炭在高溫下反應生成氯化鈦、和一氧化碳，反應的化學方程式為TiO2+2C+2Cl2 TiC14+2CO；

（6）③TiO2＋將鐵氧化為Fe2＋，同時被還原為Ti3＋，故該過程中發生的反應還有2TiO2++Fe+4H+=2Ti3++Fe2++2H2O；

(7) 因為c(Fe2+)·c2(OH-)=1.0×10-5×(1×10-6)2 = 1.0×10-17<KSP[Fe(OH)2]，故無Fe(OH)2生成。