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金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料,被誉为“未来金属”.以钛铁矿(主要成分FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的
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金属钛(Ti)因其硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀而被广泛用作高新科技材料,被誉为“未来金属”.以钛铁矿(主要成分FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛同时获得副产品甲的工业生产流程如图1:
回答下列问题:
(1)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4,反应中无气体生成.副产品甲阳离子是___.
(2)上述生产流程中加入铁屑的目的是___.
(3)此时溶液Ⅰ中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等阳离子.常温下,其对应氢氧化物的Ksp如下表所示.
①常温下,若所得溶液中Mg2+的物质的量浓度为0.0018mol•L-1,当溶液的pH等于___时,Mg(OH)2开始沉淀.
②若将含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀释,立即析出大量白色沉淀,写出该反应的离子方程式:___.
(4)Mg还原TiCl4过程中必须在1070K的温度下进行,你认为还应该控制的反应条件是___.
(5)在800~1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如图2所示.图中b是电源的___极,阴极的电极反应式___.
回答下列问题:
(1)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4,反应中无气体生成.副产品甲阳离子是___.
(2)上述生产流程中加入铁屑的目的是___.
(3)此时溶液Ⅰ中含有Fe2+、TiO2+和少量Mg2+等阳离子.常温下,其对应氢氧化物的Ksp如下表所示.
氢氧化物 | Fe(OH)2 | TiO(OH)2 | Mg(OH)2 |
Ksp | 8.0×10-16 | 1.0×10-29 | 1.8×10-11 |
②若将含有Fe2+、TiO2+和Mg2+的溶液加水稀释,立即析出大量白色沉淀,写出该反应的离子方程式:___.
(4)Mg还原TiCl4过程中必须在1070K的温度下进行,你认为还应该控制的反应条件是___.
(5)在800~1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如图2所示.图中b是电源的___极,阴极的电极反应式___.
▼优质解答
答案和解析
(1)加入过量铁屑后溶液中含有Fe2+离子,故答案为:Fe2+;
(2)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4,加入铁屑,可防止Fe2+氧化,故答案为: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,故此时pH=10,故答案为:10;
②已知TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀和氢离子,其离子方程式为:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+,故答案为:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+; TiO2++2H2O═TiO(OH)2↓(或H2TiO3)+2H+;
(4)为防止碳与氧气反应,应可绝空气加热,故答案为:隔绝空气;
(5)电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应,导致氧气等气体的出现,所以电极反应式为:2O2-→O2↑+4e-,电解池的阴极发生得电子的还原反应,是二氧化钛电极本身得电子的过程,即TiO2+4e-→Ti+2O2-;电解池中,电解质里的阴离子O2-、Cl-均移向阳极,故答案为:正;TiO2+4e-→Ti+2O2-.
(2)钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4,加入铁屑,可防止Fe2+氧化,故答案为:防止Fe2+氧化;
(3)①Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)×c2(OH-)=1.8×10-11,故c(OH-)=
|
10-14 |
10-4 |
②已知TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀和氢离子,其离子方程式为:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+,故答案为:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+; TiO2++2H2O═TiO(OH)2↓(或H2TiO3)+2H+;
(4)为防止碳与氧气反应,应可绝空气加热,故答案为:隔绝空气;
(5)电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应,导致氧气等气体的出现,所以电极反应式为:2O2-→O2↑+4e-,电解池的阴极发生得电子的还原反应,是二氧化钛电极本身得电子的过程,即TiO2+4e-→Ti+2O2-;电解池中,电解质里的阴离子O2-、Cl-均移向阳极,故答案为:正;TiO2+4e-→Ti+2O2-.
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