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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:请回答下列问题:(1)铁在元素周期表中的位置为;(2)写出TiO2水解的离子方程式:;加入过量铁粉的作
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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:
请回答下列问题:
(1)铁在元素周期表中的位置为___;
(2)写出TiO2水解的离子方程式:___;
加入过量铁粉的作用是:①___;②___;
(3)操作I的使用步骤为:___;
(4)室温下,TiCl4为无色液体,可利用TiCl4水解生成TiO2•xH2O,再经焙烧制得TiO2.TiCl4水解时需加入大量的水并加热,请写出化学方程式和用文字说明原因:___;
(5)工业上利用石墨做阳极,铁做阴极,熔融NaCl做电解质,电解TiCl4制取金属钛.请写出阳极的电极反应式___.在电解过程中,电解池中有Ti2+、Ti3+的化合物,请写出电解池中生成Ti2+、Ti的化学方程式:__
请回答下列问题:
(1)铁在元素周期表中的位置为___;
(2)写出TiO2水解的离子方程式:___;
加入过量铁粉的作用是:①___;②___;
(3)操作I的使用步骤为:___;
(4)室温下,TiCl4为无色液体,可利用TiCl4水解生成TiO2•xH2O,再经焙烧制得TiO2.TiCl4水解时需加入大量的水并加热,请写出化学方程式和用文字说明原因:___;
(5)工业上利用石墨做阳极,铁做阴极,熔融NaCl做电解质,电解TiCl4制取金属钛.请写出阳极的电极反应式___.在电解过程中,电解池中有Ti2+、Ti3+的化合物,请写出电解池中生成Ti2+、Ti的化学方程式:__
▼优质解答
答案和解析
分析流程图和相关信息可知钛铁矿处理得到TiCl4,TiCl4在熔融NaCl作电解质的条件下电解生成Ti,钛铁矿经酸浸得到副产品FeSO4和TiOSO4,加入过量铁粉和水,利用TiO2+水解生成H2TiO3沉淀过滤将TiO2+除去,滤液为硫酸亚铁溶液,向滤液中加入硫酸铵,经蒸发浓缩、冷却结晶和过滤洗涤得到硫酸亚铵晶体;
(1)铁元素在元素周期表中的位置是第四周期第ⅤⅢ族,
故答案为:第四周期第ⅤⅢ族;
(2)TiO2+水解生成H2TiO3和H+,离子方程式为:TiO2++2H2O⇌TiO(OH)2+2H+,加入过量铁粉的作用是①防止Fe2+氧化为Fe3+,②消耗溶液中H+,促使TiO22+的水解平衡正向进行,
故答案为:TiO2++2H2O⇌TiO(OH)2+2H+,防止Fe2+氧化为Fe3+,消耗溶液中H+,促使TiO22+的水解平衡正向移动;
(3)从溶液中获得晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,故操作Ⅰ的实验步骤为蒸发浓缩、冷却结晶,
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
(4)根据题给信息知TiCl4水解生成TiO2•xH2O沉淀和盐酸,反应方程式为:TiCl4+(2-x)H2O(过量)⇌TiO2•xH2O↓+4HCl,加入大量的水并加热,能促进水解接近完全,
故答案为:TiCl4+(2-x)H2O(过量)⇌TiO2•xH2O↓+4HCl,加入大量的水并加热,能促进水解趋于完全;
(5)TiCl4在熔融NaCl作电解质的条件下电解生成金属Ti,阳极为阴离子放电,发生氧化反应,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑,电解过程中有Ti3+、Ti2+的化合物生成,化学方程式为2TiCl4
2TiCl3+Cl2↑,TiCl4
TiCl2+Cl2↑,TiCl2
Ti+Cl2↑,
故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑,TiCl4
TiCl2+Cl2↑,TiCl2
Ti+Cl2↑.
(1)铁元素在元素周期表中的位置是第四周期第ⅤⅢ族,
故答案为:第四周期第ⅤⅢ族;
(2)TiO2+水解生成H2TiO3和H+,离子方程式为:TiO2++2H2O⇌TiO(OH)2+2H+,加入过量铁粉的作用是①防止Fe2+氧化为Fe3+,②消耗溶液中H+,促使TiO22+的水解平衡正向进行,
故答案为:TiO2++2H2O⇌TiO(OH)2+2H+,防止Fe2+氧化为Fe3+,消耗溶液中H+,促使TiO22+的水解平衡正向移动;
(3)从溶液中获得晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶和过滤,故操作Ⅰ的实验步骤为蒸发浓缩、冷却结晶,
故答案为:蒸发浓缩、冷却结晶;
(4)根据题给信息知TiCl4水解生成TiO2•xH2O沉淀和盐酸,反应方程式为:TiCl4+(2-x)H2O(过量)⇌TiO2•xH2O↓+4HCl,加入大量的水并加热,能促进水解接近完全,
故答案为:TiCl4+(2-x)H2O(过量)⇌TiO2•xH2O↓+4HCl,加入大量的水并加热,能促进水解趋于完全;
(5)TiCl4在熔融NaCl作电解质的条件下电解生成金属Ti,阳极为阴离子放电,发生氧化反应,电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑,电解过程中有Ti3+、Ti2+的化合物生成,化学方程式为2TiCl4
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故答案为:2Cl--2e-=Cl2↑,TiCl4
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