Question

【題目】金屬鈦（Ti）因其硬度大、熔點高、常溫時耐酸堿腐蝕而被廣泛用作高新科技材料，被譽為“未來金屬”．以鈦鐵礦（主要成分FeTiO3 ， 鈦酸亞鐵）為主要原料冶煉金屬鈦同時獲得副產品甲的工業生產流程如圖1：

回答下列問題：
（1）鈦鐵礦和濃硫酸反應的產物之一是TiOSO4 ， 反應中無氣體生成．副產品甲陽離子是 ．
（2）上述生產流程中加入鐵屑的目的是 ．
（3）此時溶液Ⅰ中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等陽離子．常溫下，其對應氫氧化物的Ksp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

①常溫下，若所得溶液中Mg2+的物質的量濃度為0.0018molL﹣1 ， 當溶液的pH等于時，Mg（OH）2開始沉淀．
②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：
（4）Mg還原TiCl4過程中必須在1070K的溫度下進行，你認為還應該控制的反應條件是 ．
（5）在800～1000℃時電解TiO2也可制得海綿鈦，裝置如圖2所示．圖中b是電源的極，陰極的電極反應式 ．

Answer 1

【答案】
（1）Fe2+
（2）防止Fe2+氧化
（3）10；TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+
（4）隔絕空氣
（5）正；TiO2+4e﹣═Ti+2O2﹣
【解析】解：（1）加入過量鐵屑后溶液中含有Fe2+離子，所以答案是：Fe2+；（2）鈦鐵礦和濃硫酸反應的產物之一是TiOSO4 ， 加入鐵屑，可防止Fe2+氧化，所以答案是：防止Fe2+氧化；（3）①Ksp[Mg（OH）2]=c（Mg2+）×c2（OH﹣）=1.8×10﹣11 ， 故c（OH﹣）= =10﹣4 ， 故c（H+）= =10﹣10 ， 故此時pH=10，所以答案是：10；②已知TiO2+發生水解生成鈦酸（H2TiO3）沉淀和氫離子，其離子方程式為：TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+ ， 所以答案是：TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+； TiO2++2H2O═TiO（OH）2↓（或H2TiO3）+2H+；（4）為防止碳與氧氣反應，應可絕空氣加熱，所以答案是：隔絕空氣；（5）電解池的陽極是氧離子發生失電子的氧化反應，導致氧氣等氣體的出現，所以電極反應式為：2O2﹣→O2↑+4e﹣ ， 電解池的陰極發生得電子的還原反應，是二氧化鈦電極本身得電子的過程，即TiO2+4e﹣→Ti+2O2﹣；電解池中，電解質里的陰離子O2﹣、Cl﹣均移向陽極，所以答案是：正；TiO2+4e﹣→Ti+2O2﹣ ．