Question

（2009?廣州二模）二氧化鈦（TiO₂）廣泛用于制造高級(jí)白色油漆，也是許多反應(yīng)的催化劑．工業(yè)上用鈦鐵礦[主要成分為FeTiO₃（鈦酸亞鐵，不溶于水）、Fe₂O₃及少量SiO₂雜質(zhì)]作原料，制取二氧化鈦及綠礬，其生產(chǎn)流程如下：

回答下列問(wèn)題：
（1）Ti原子核外電子層數(shù)為4，位于元素周期表第ⅣB族．Ti原子序數(shù)為

22

．
（2）FeTiO₃溶于過(guò)量硫酸的離子方程式

FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O

．
（3）流程中生成TiO₂?xH2O離子方程式為

TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂?xH₂O+2H⁺

．
（4）若鐵粉的用量不足，可能導(dǎo)致產(chǎn)品TiO₂中混有

Fe₂O₃

雜質(zhì)．
（5）以TiO₂為原料制取金屬鈦的其中一步反應(yīng)為TiO₂+Cl₂+C

高溫  .

TiCl₄+

2CO

，已知該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：1，則另一生成物為

CO

．

Answer 1

分析：（1）電子層等于周期數(shù)，所以Ti元素位于第四周期，Ti位于元素周期表第ⅣB族第4列．
（2）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，F(xiàn)eTiO₃溶于過(guò)量硫酸，生成Fe²⁺、TiO²⁺、H₂O．
（3）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，TiO²⁺在加熱條件下與水反應(yīng)生成TiO₂?xH₂O，根據(jù)電荷守恒可知還生成H⁺．
（4）Fe²⁺容易氧化為Fe³⁺，鐵粉的用量不足，濾液中的Fe³⁺，不能除盡．生成的TiO₂?xH₂O沉淀中含有氫氧化鐵．
（5）反應(yīng)中Ti元素化合價(jià)未變化，氯元素化合價(jià)由0價(jià)降低為-1價(jià)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算碳元素在產(chǎn)物中化合價(jià)，據(jù)此結(jié)合元素守恒判斷．

解答：解：（1）Ti原子核外電子層數(shù)為4，位于元素周期表第ⅣB族，所以Ti元素處于第四周期第4列，原子序數(shù)為22．
故答案為：22．
（2）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，F(xiàn)eTiO₃溶于過(guò)量硫酸，生成Fe²⁺、TiO²⁺、H₂O，反應(yīng)離子方程式為FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O．
故答案為：FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O．
（3）由工藝流程轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，TiO²⁺在加熱條件下與水反應(yīng)生成TiO₂?xH₂O，根據(jù)電荷守恒可知還生成H⁺，所以反應(yīng)離子方程式為TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂?xH₂O+2H⁺．
故答案為：TiO²⁺+（x+1）H₂O=TiO₂?xH₂O+2H⁺．
（4）鐵粉的用量不足，濾液中的Fe³⁺，不能除盡．生成的TiO₂?xH₂O沉淀中含有氫氧化鐵，最后氫氧化鐵分解生成氧化鐵，所以可能導(dǎo)致產(chǎn)品TiO₂中混有Fe₂O₃．
故答案為：Fe₂O₃．
（5）反應(yīng)中Ti元素化合價(jià)未變化，氯元素化合價(jià)由0價(jià)降低為-1價(jià)，令碳元素在產(chǎn)物中等化合價(jià)為a，則a=2×[0-（-1）]，故a=2，反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為1：1，結(jié)合元素守恒可知，TiO₂、Cl₂、C、TiCl₄的系數(shù)分別為1、2、2、1，所以未知物中含有C原子與O原子，碳元素化合價(jià)為+2，故為CO，系數(shù)為2．
故答案為：2CO；CO．

點(diǎn)評(píng)：考查學(xué)生對(duì)工藝流程理解、閱讀題目獲取信息能力、氧化還原反應(yīng)及方程式的書寫等，難度中等，理解工藝流程是關(guān)鍵，需要學(xué)生具有閱讀題目獲取信息能力和靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力．