Question

鈦由于具有密度小，強(qiáng)度高，耐高溫，抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)上有著廣泛的用途．工業(yè)上常用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO₃，同時(shí)含有鐵的氧化物）為原料，經(jīng)過一系列反應(yīng)來制得鈦，其工藝流程大致如下．閱讀下述流程，完成下列填空：

（1）操作（I）中Fe的作用是

將Fe³⁺還原為Fe²⁺

，該過程中所發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為

Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=H₂↑+Fe²⁺

．
（2）操作（II）中冷卻的目的是

析出FeSO₄?7H₂O

．
（3）用FeSO₄固體配制其溶液的正確方法是：

FeSO₄固體溶于稀H₂SO₄中，再加入少量鐵粉

．
（4）將高壓水蒸氣通入溶液2的作用是

促進(jìn)Ti⁴⁺離子完全水解生成沉淀

．其離子方程式為：

Ti⁴⁺+4H₂O=Ti（OH）₄↓+4H⁺

．
（5）由TiO₂可經(jīng)過反應(yīng)=4*GB3 ④、=5*GB3 ⑤制取單質(zhì)Ti，已知：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393.5kJ/mol2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ/molTiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+O₂（g）；△H=+141kJ/mol則TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=

-80KJ/mol

．反應(yīng)⑤中Ar氣的作用是

作保護(hù)氣，防止高溫下鎂和鈦與空氣中氧氣

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)操作（II）可知產(chǎn)品之一為FeSO₄?7H₂O，所以操作（I）中要把Fe³⁺還原為Fe²⁺，根據(jù)溶液中的離子判斷發(fā)生的反應(yīng)，書寫方程；
（2）操作（II）要把FeSO₄從溶液中析出；
（3）用FeSO₄固體配制其溶液時(shí)要考慮二價(jià)鐵離子易水解和還原性，；
（4）讓Ti⁴⁺轉(zhuǎn)化為Ti（OH）₄，根據(jù)反應(yīng)物和產(chǎn)物書寫其離子方程式；
（5）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)的焓變；反應(yīng)⑤中是高溫下的反應(yīng)，鎂和鈦容易與空氣中的氧氣反應(yīng)．

解答：解：（1）根據(jù)操作（II）可知產(chǎn)品之一為FeSO₄?7H₂O，所以操作（I）中要把Fe³⁺還原為Fe²⁺，溶液中能與Fe反應(yīng)的離子有Fe³⁺和H⁺，所以其離子方程為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=H₂↑+Fe²⁺；故答案為：將Fe³⁺還原為Fe²⁺；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺、Fe+2H⁺=H₂↑+Fe²⁺；
（2）操作（II）要把FeSO₄從溶液中析出，操作（II）中冷卻的目的是：析出FeSO₄?7H₂O，故答案為：析出FeSO₄?7H₂O；
（3）用FeSO₄固體配制其溶液時(shí)要考慮二價(jià)鐵離子易水解和還原性，所以要加入稀硫酸防止二價(jià)鐵離子水解，加入鐵粉，防止二價(jià)鐵離子被氧化，因此用FeSO₄固體配制其溶液的正確方法是：FeSO₄固體溶于稀H₂SO₄中，再加入少量鐵粉，
故答案為：FeSO₄固體溶于稀H₂SO₄中，再加入少量鐵粉；
（4）讓Ti⁴⁺轉(zhuǎn)化為Ti（OH）₄，Ti⁴⁺與水反應(yīng)生成Ti（OH）₄沉淀，其離子方程式為：Ti⁴⁺+4H₂O=Ti（OH）₄↓+4H⁺；
故答案為：促進(jìn)Ti⁴⁺離子完全水解生成沉淀；Ti⁴⁺+4H₂O=Ti（OH）₄↓+4H⁺；
（5）已知①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393.5kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ?mol^-1
③TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+O₂（g）；△H=+141kJ?mol^-1
TiO₂和焦炭、氯氣反應(yīng)生成TiCl₄和CO氣體的化學(xué)方程式為：2C+TiO₂+2Cl₂═TiCl₄+2CO，
由蓋斯定律可知2×①-②+③得到2C+TiO₂+2Cl₂═TiCl₄+2CO，
其△H=2×（-393.5kJ?mol^-1）+566kJ?mol^-1+141kJ?mol^-1+（=-221kJ?mol^-1）=-80kJ?mol^-1．
反應(yīng)⑤中是高溫下的反應(yīng)，鎂和鈦容易與空氣中的氧氣反應(yīng)，所以通入Ar氣作保護(hù)氣；
故答案為：-80kJ?mol^-1；作保護(hù)氣，防止高溫下鎂和鈦與空氣中氧氣．

點(diǎn)評：本題考查化學(xué)工藝流程，同時(shí)考查蓋斯定律的應(yīng)用，溶液的配制，離子方程式的書寫，題目難度較大，做題時(shí)注意從物質(zhì)的性質(zhì)角度結(jié)合題中信息解答．