钛被称为“二十一世纪金属”，工业上用钛铁矿制备金属钛的工艺流程如下：已知：钛铁矿主要成分与...

（本题满分18分）钛被称为“二十一世纪金属”，工业上用钛铁矿制备金属钛的工艺流程如下：

已知：钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4，TiOSO4遇水会水解．

请回答下列问题：

（1）操作1用到的玻璃仪器除烧杯外还有　________________________________________________　，操作2是　________________　、过滤，副产品主要成分的化学式为　________________________________　。

（2）请结合化学用语解释将TiO2+转化为H2TiO3的原理　________________________　。

（3）已知钛的还原性介于铝和锌之间，估计钛能耐腐蚀的原因之一是________________________________________________________，如果可从Na、Zn、Fe三种金属中选一种金属代替流程中的镁，那么该金属跟四氯化钛反应的化学方程式是________________________。

（4）电解TiO2来获得Ti是以TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解质，用碳块作电解槽，其阴极反应的电极反应式为　________________________________________________　。

（5）为测定溶液中TiOSO4的含量，首先取待测钛液10mL用水稀释至100mL，加过量铝粉，充分振荡，使其完全反应：3TiO2++Al+6H+═3Ti3++AlO3++3H2O，过过滤后，取出滤液20.00mL，向其中滴加2～3滴KSCN溶液作指示剂，用　________________________________　（填一种玻璃仪器的名称）滴加0.1000mol•L﹣1FeCl3溶液，发生Ti3++Fe3+═Ti4++Fe2+，当溶液出现红色达到滴定终点，用去了30.00mLFeCl3溶液，待测钛液中TiOSO4的物质的量浓度是________________________________________________　。

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钛被称为“二十一世纪金属”，工业上用钛铁矿制备金属钛的工艺流程如下：

已知：钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4，TiOSO4遇水会水解。

请回答下列问题：

（1）操作1用到的玻璃仪器除烧杯外还有　　　　　　 ，操作2是　　　　　　 、过滤，副产品主要成分的化学式为　　　　　　　 。

（2）请结合化学用语解释将TiO2+转化为H2TiO3的原理　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（3）已知钛的还原性介于铝与锌之间，估计钛能耐腐蚀的原因之一是　　　　　　　　　　　　　　 。如果可从Na、Zn、Fe三种金属中选一种金属代替流程中的镁，那么该金属跟四氯化钛反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）电解TiO2来获得Ti是以TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解质，用碳块作电解槽，其阴极反应的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（5）为测定溶液中TiOSO4的含量，首先取待测钛液10 mL用水稀释至100 mL，加过量铝粉，充分振荡，使其完全反应：3TiO2+ +Al+6H+=3Ti3++Al3++3H2O。过滤后，取出滤液20.00 mL，向其中滴加2～3滴KSCN溶液作指示剂，用　　　　　　　 （填一种玻璃仪器的名称）滴加0.1000mol·L-1 FeCl3溶液，发生Ti3++Fe3+=Ti4++Fe2+。当溶液出现红色达到滴定终点，用去了30.00mL FeC13溶液。待测钛液中TiOSO4的物质的量浓度是　　　　　　　　　　 。

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钛被称为“二十一世纪金属”，工业上用钛铁矿制备金属钛的工艺流程如下：

已知：钛铁矿主要成分与浓硫酸反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4，TiOSO4遇水会水解。请回答下列问题：

（1）操作1用到的玻璃仪器除烧杯外还有_________；

（2）请结合化学用语解释将TiO2+转化为H2TiO3的原理_______________。

（3）已知钛的还原性介于铝与锌之间。如果可从Na、Zn、Fe三种金属中选一种金属代替流程中的镁，那么该金属跟四氯化钛反应的化学方程式是____________。

（4）电解TiO2来获得Ti是以TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解质，用碳块作电解槽，其阴极反应的电极反应式是___________________________________。

（5）为测定溶液中TiOSO4的含量，先取待测钛液10 mL用水稀释至100 mL，加过量铝粉，充分振荡，使其完全反应：3TiO2+ +Al+6H+=3Ti3++Al3++3H2O。过滤后，取无色滤液20.00 mL，向其中滴加2～3滴KSCN溶液作指示剂，用______________________（填一种玻璃仪器的名称）滴加0.1000mol·L-1 FeCl3溶液，发生Ti3++Fe3+=Ti4++Fe2+。滴定终点时的现象是___________________________________，若用去了30.00mL FeC13溶液，待测钛液中TiOSO4的物质的量浓度是______________mol/L。

【答案】　 漏斗、玻璃棒　 溶液中存在平衡：TiO2++2H2OH2TiO3+2H+，当加入水稀释、升温后，平衡正向移动　 TiCl4+4Na Ti+4NaCl　 TiO2 + 4e- ＝ Ti + 2O2-　 酸式滴定管　 溶液由无色变成红色且半分钟不褪色　 1.50 mol/L

【解析】钛铁矿用浓硫酸溶解，浓硫酸具有酸性，强氧化性，反应的主要产物是TiOSO4和FeSO4，还可能有少量Fe2(SO4)3；向所得溶液中加入大量水稀释后，加入过量铁粉还原Fe3+，过滤得到滤液中只含有TiOSO4和FeSO4；TiOSO4水解过滤后得到H2TiO3，H2TiO3加热灼烧得到TiO2，加入Cl2、过量碳高温反应生成TiCl4，TiCl4和Mg高温反应得到MgCl2和Ti。

（1）操作1为过滤，所需玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，故还缺少的仪器为：漏斗和玻璃棒；故答案为：漏斗、玻璃棒；

（2）TiOSO4遇水会水解，水解方程式为TiO2++2H2O⇌H2TiO3+2H+，水解是吸热过程，加热能促进水解；加水稀释，促进水解。

故答案为：溶液中存在平衡：TiO2++2H2O⇌H2TiO3+2H+，当加入水稀释、升温后，平衡正向移动；

（3）在流程中，金属镁置换出钛单质，反应方程式为：TiCl4+2MgTi+2MgCl2。钛的还原性介于铝与锌之间，即还原性：Al＞Ti＞Zn，又因为还原性Na＞Al＞Zn＞Fe，则Na＞Al＞Ti＞Zn＞Fe，故Na、Zn、Fe三种金属中只能选择金属Na代替镁。反应方程式为：TiCl4+4Na

Ti+4NaCl。

故答案为：TiCl4+4NaTi+4NaCl；

（4）根据题意可知，TiO2作阴极，得电子，被还原得到单质Ti，则阴极电极反应式为：TiO2 +4e-=Ti+2O2-。故答案为：TiO2 +4e-=Ti+2O2-；

（5）FeC13有强的氧化性，腐蚀橡胶，且其溶液呈酸性，所以选择酸式滴定管。用KSCN溶液作指示剂，TiO2+反应完之前溶液为无色。当反应完，再滴入1滴FeC13溶液，溶液立即变红色，且半分钟后溶液颜色不褪色，到达滴定终点，停止滴定。

滴定过程中消耗n(FeC13)=0.1mol/L×0.03L=0.003mol。根据反应方程式可得出TiOSO4与Fe3+的关系式：TiOSO4～Ti3+～Fe3+，即滴定过程中n(FeC13)= n(TiOSO4)= 0.003mol。原待测液为10mL，稀释至100mL后，取2omL溶液进行滴定实验。所以原10mL待测液中含n(TiOSO4)= 0.003mol×=0.015mol，c(TiOSO4)= =1.5 mol•L-1。

故答案为：酸式滴定管；溶液由无色变成红色且半分钟不褪色 ；1.5 mol•L-1．

【题型】综合题
【结束】
11

Fe3＋与CN－、F－、有机分子等形成的化合物具有广泛的应用。

（1）Fe3＋基态核外电子排布式为________。

（2）乙酰基二茂铁是常用汽油抗震剂，其结构如图甲所示。此物质中碳原子的杂化方式是__________。

（3）C、N、O原子的第一电离能由大到小的顺序是___________________________。

（4）配合物K3Fe(CN)6可用于电子传感器的制作。与配体互为等电子体的一种分子的化学式为________________。已知(CN)2是直线形分子，并具有对称性，则(CN)2中π键和σ键的个数比为__________________。

（5）F－不仅可与Fe3＋形成3－，还可以与Mg2＋、K＋形成一种立方晶系的离子晶体，此晶体应用于激光领域，其结构如图乙所示，则该晶体的化学式为__________________________。

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金属钛被称为铁和铝之后崛起的“第三金属”，常见化合价为+4。它是空间技术、航海、化工、医疗上不可缺少的材料。

工业上用钛铁矿（主要成分FeTiO₃）制备金属钛的一种工艺流程如下图（部分产物略去）：

（1）步骤①反应的化学方程式为：2FeTiO₃ + 6C + 7Cl₂2FeCl₃ + 2TiCl₄ + 6CO，还 原剂是　　________　________　，每生成1mol TiCl₄转移________mol电子。

（2）步骤②分离出TiCl₄的方法，利用了TiCl₄与FeCl₃　 　　________的不同。

（3）步骤④反应的化学方程式为________________________________，该反应在氩气中进行的理由是______________________________________。

（4）绿色化学提倡物料循环。以上流程中，可用于循环的物质除Cl₂、Mg外，还有___。

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（14分）金属钛被称为铁和铝之后崛起的“第三金属”，常见化合价为+4。它是空间技术、航海、化工、医疗上不可缺少的材料。

Ⅰ.工业上用钛铁矿（主要成分FeTiO₃）制备金属钛的一种工艺流程如下图（部分产物略去）：

（1）步骤①反应的化学方程式为：2FeTiO₃ + 6C + 7Cl₂2FeCl₃ + 2TiCl₄ + 6CO，还原剂是。

（2）步骤②分离出TiCl₄的方法，利用了TiCl₄与FeCl₃________的不同。

（3）步骤④反应的化学方程式为________________________________，该反应在氩气中进行的理由是______________________________________。

（4）绿色化学提倡物料循环。以上流程中，可用于循环的物质除Cl₂、Mg外，还有____________。

II. 工业上也可用TiO₂通过下述两种方法制备金属钛：

方法一：先将TiO₂氯化为TiCl₄，再还原得到Ti。

（5）氯化反应TiO₂ (s) +2Cl₂ (g) TiCl₄(l) + O₂ (g)  无法自发正向进行，在反应器中加入碳，则在高温条件下反应可顺利进行。试从化学平衡角度解释，往氯化反应器中加碳的原因：________。

方法二：以熔融盐为电解液电解TiO₂获得Ti。其中，碳块为阳极，电极反应式为：2O²ˉ– 4eˉ=O₂↑；TiO₂作阴极，被还原。

（6）阴极的电极反应式为。

（7）电解过程中需定期向电解槽中加入碳块的原因是________。

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金属钛被称为“21世纪金属”。工业上由钛铁矿(主要成分FeTiO3)制备TiCl4的主要工艺流程如下:

回答下列问题:

（1）已知酸浸反应FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O，则FeTiO3中铁元素的化合价为_____。加热TiOSO4溶液可制备TiO2·nH2O 胶体，其反应的化学方程式为__________。为提高钛铁矿的酸浸出率，可采取的办法除粉碎矿石外，还可以采取的办法有__________、_______(写出两种方法)。

（2）加入A的目的是____ (填字母)。

A.防止Fe2+被氧化　　　　　　 B.与Fe3+反应　　　　　 C.防Fe2+水解

溶液II经操作II可得副产品FeSO4·7H2O，则操作II包括浓缩、冷却、_____、_____。

（3）常温下，若溶液II中Fe2+的浓度为0.49mol/L，为防止生成Fe(OH)2沉淀，溶液的pH不超过_____。(已知Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17)

（4）钛酸煅烧得中间产物的化学方程式为H2TiO3(s) TiO2(s)+H2O(g),上述工艺流程中，氯气与焦炭均足量时生成TiCl4的化学方程式为__________________________。

（5）可利用TiO2通过下述两种方法制备金属钛:

方法一:  通过以下反应制备金属钛

①TiO2 (s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)　 △　 H=+ 151kJ/mol

②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti

方法二: 将TiO2作阴极，石墨作阳极，熔融CaO为电解液，碳块作电解槽池，电解TiO2制得钛，阳极上一定生成的气体是___________，可能生成的气体是______________。

从绿色化学角度，你认为上述两种方法中那种更好，并说明理由___________________________

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金属钛被称为“21世纪金属”。工业上由钛铁矿(主要成分FeTiO3)制备TiCl4的主要工艺流程如下:

回答下列问题:

（1）已知酸浸反应FeTiO3(s)+2H2SO4(aq)=FeSO4(aq)+TiOSO4(aq)+2H2O，则FeTiO3中铁元素的化合价为_____。加热TiOSO4溶液可制备TiO2·nH2O 胶体，其反应的化学方程式为__________。为提高钛铁矿的酸浸出率，可采取的办法除粉碎矿石外，还可以采取的办法有__________、_______(写出两种方法)。

（2）加入A的目的是____ (填字母)。

A.防止Fe2+被氧化　　　　　　 B.与Fe3+反应　　　　　 C.防Fe2+水解

溶液II经操作II可得副产品FeSO4·7H2O，则操作II包括浓缩、冷却、_____、_____。

（3）常温下，若溶液II中Fe2+的浓度为0.49mol/L，为防止生成Fe(OH)2沉淀，溶液的pH不超过_____。(已知Ksp[Fe(OH)2]=4.9×10-17)

（4）钛酸煅烧得中间产物的化学方程式为H2TiO3(s) TiO2(s)+H2O(g),上述工艺流程中，氯气与焦炭均足量时生成TiCl4的化学方程式为__________________________。

（5）可利用TiO2通过下述两种方法制备金属钛:

方法一:  通过以下反应制备金属钛

①TiO2 (s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)　 △　 H=+ 151kJ/mol

②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti

方法二: 将TiO2作阴极，石墨作阳极，熔融CaO为电解液，碳块作电解槽池，电解TiO2制得钛，阳极上一定生成的气体是___________，可能生成的气体是______________。

从绿色化学角度，你认为上述两种方法中那种更好，并说明理由___________________________

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软锰矿的主要成分是MnO2，还含有少量金属铁、镁、铝、锌、铜的化合物等杂质。黄铁矿的主要成分是FeS2，还含有硅、铝的氧化物等杂质。工业上用软锰矿制备碳酸锰并回收硫酸铵，其主要流程如下：

已知金属离子从开始形成氢氧化物沉淀，到沉淀时溶液的pH如下表：

（1）提高浸出率的可采取的措施有_________。

A．适当升高温度  B．搅拌  C．加适量纯碱  D．加压

（2）浸取完成后，取浸取液少许，加入KSCN溶液无明显现象，则浸取时发生的主要反应的化学方程式是____________________________________________。

（3）调节pH为5.4～5.8的目的是_____________________________________________。

（4）滤渣3的主要成分的化学式是_____________。

（5）50℃碳化过程发生反应的离子方程式是____________________________________。

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软锰矿的主要成分是MnO2，还含有少量金属铁、镁、铝、锌、铜的化合物等杂质。黄铁矿的主要成分是FeS2，还含有硅、铝的氧化物等杂质。工业上用软锰矿制备碳酸锰并回收硫酸铵，其主要流程如下：

已知金属离子从开始形成氢氧化物沉淀，到沉淀时溶液的pH如下表：

（1）提高浸出率的可采取的措施有____。

a.适当升高温度  b.搅拌  c.加适量纯碱  d.加压

（2）浸取完成后，取浸取液少许，加入KSCN溶液无明显现象，则浸取时发生的主要反应的化学方程式是__________________________。

（3）调节pH为5.4～5.8的目的是______________。

（4）滤渣3的主要成分的化学式是_______。

（5）采用50℃碳化的原因是_________________________________。该过程发生反应的离子方程式是__________________。

（6）检验碳酸锰产品完全洗净的方法是_______________________________。

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软锰矿的主要成分是MnO2，还含有少量金属铁、镁、铝、锌、铜的化合物等杂质。黄铁矿的主要成分是FeS2，还含有硅、铝的氧化物等杂质。工业上用软锰矿制备碳酸锰并回收硫酸铵，其主要流程如下：

已知金属离子从开始形成氢氧化物沉淀，到沉淀时溶液的pH如下表：

（1）提高浸出率的可采取的措施有____。

a.适当升高温度  b.搅拌  c.加适量纯碱  d.加压

（2）浸取完成后，取浸取液少许，加入KSCN溶液无明显现象，则浸取时发生的主要反应的化学方程式是__________________________。

（3）调节pH为5.4～5.8的目的是______________。

（4）滤渣3的主要成分的化学式是_______。

（5）采用50℃碳化的原因是_________________________________。该过程发生反应的离子方程式是__________________。

（6）检验碳酸锰产品完全洗净的方法是_______________________________。

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