Question

鈦在地殼中的含量比銅多61倍，排第十位。鈦及其化合物大量應用于航空、造船、電子、化學、醫療器械、電訊器材等各個領域。

⑴ 由鈦鐵礦（FeTiO₃）提取金屬鈦(海綿鈦)的主要工藝過程如下（部分產物省略）：

上述熔煉過程發生的反應為吸熱反應，該反應能夠自發進行的原因是  ▲  ；還原過程必須在1070K的溫度下進行，你認為還應該控制的反應條件是  ▲  。

⑵ 用濃硫酸處理鈦鐵礦，并向所得溶液中加入鐵，此時溶液中含有Fe²⁺、TiO²⁺和少量Mg²⁺等陽離子。常溫下，其對應氫氧化物的K_sp如下表所示。

氫氧化物	Fe(OH)2	TiO(OH)2	Mg(OH)2
Ksp	8.0×10－16	1.0×10－29	1.8×10－11

常溫下，若所得溶液中Mg²⁺的物質的量濃度為0.0018mol/L，當溶液的pH等于  ▲  時，Mg(OH)₂開始沉淀。

若將含有Fe²⁺、TiO²⁺和Mg²⁺的溶液加水稀釋，立即析出大量   

白色沉淀，寫出該反應的離子方程式：  ▲  。

⑶ BaTiO₃是一種可用來吸收低頻波的無機功能材料。工業上，常用

BaCl₂、TiCl₄、H₂O和H₂C₂O₄混合反應生成白色固體A，將該白色

固體加熱分解至900K可得BaTiO₃，實驗測得其熱分解過程的質量

－溫度關系曲線如右圖所示，圖中400K、600K和900K時對應的

樣品的質量分別為8.38mg、5.68mg和5.19mg。白色固體A的化學式

為  ▲  （填序號）。

a．BaTi₂O₅      b．BaC₂O₄·2H₂O      c．BaTi(C₂O₄)₃      d．BaTiO (C₂O₄)₂·4H₂O

Answer 1

⑴ 熵變大于零（△S＞0）  隔絕空氣

⑵ 10  TiO^2＋＋2H₂O＝TiO(OH)₂↓＋2H^＋

⑶ d

解析:

本題通過鈦及其化合物的制備與應用為背景素材，考查學生運用化學理論知識解決工業實際問題的能力以及對圖表、圖示的觀察、分析、運用和數據處理能力。

⑴化學反應的發生至少必須滿足“焓變小于零、熵變大于零”中的一個；反應控制在隔絕空氣（或在惰性環境中進行）的條件下進行，是考慮到金屬鎂與空氣中氧氣、氮氣、二氧化碳的反應（鈦的性質、四氯化鈦的水解等知識學生不熟悉）。⑵第一問主要考查K_sp與pH的簡單計算，第二問由于TiO(OH)₂的K_sp最小，故最容易水解。⑶依據M[BaTiO (C₂O₄)₂·4H₂O]：M(BaTiO₃)＝10.00：5.19，可知白色固體A的化學式為BaTiO (C₂O₄)₂·4H₂O。