Question

二氧化鈦廣泛應用于各類結構表面涂料、紙張涂層等，二氧化鈦還可作為制備鈦單質的原料。
Ⅰ．二氧化鈦可由以下兩種方法制備：
方法1：TiCl₄水解生成TiO₂·xH₂O，過濾、水洗除去其中的Cl^－，再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO₂，此方法制備得到的是納米二氧化鈦。
（1）① TiCl₄水解生成TiO₂·x H₂O的化學方程式為_______________________________；
② 檢驗TiO₂·x H₂O中Cl^－是否被除凈的方法是______________________________。
方法2：可用含有Fe₂O₃的鈦鐵礦（主要成分為FeTiO₃，其中Ti元素化合價為+4價）制取，其主要流程如下：

（2）Fe₂O₃與H₂SO₄反應的離子方程式是                            。
（3）甲溶液中除含TiO²⁺之外還含有的金屬陽離子有               。
（4）加Fe的作用是                               。
Ⅱ.二氧化鈦可用于制取鈦單質
（5）TiO₂制取單質Ti，涉及到的步驟如下：

反應②的方程式是        ，該反應需要在Ar氣氛中進行，請解釋原因：_____________。

Answer 1

（1）①TiCl₄+（x+2）H₂O==TiO₂?xH₂O↓+4HCl②取最后一次洗滌液少量置于試管中，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不產生白色沉淀，說明Cl^-已除凈
（2）Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O
（3）Fe³⁺、Fe²⁺；
（4）將Fe³⁺轉化為Fe²⁺
（5）TiCl₄+2Mg=2MgCl₂+Ti； 防止高溫下Mg（Ti）與空氣中的O₂（或CO₂、N₂）作用．

解析試題分析：（1）①設TiCl₄的系數為1，根據元素守恒，TiO₂?xH₂O的系數為1，HCl的系數為4；再根據O元素守恒，可知H₂O的系數為（2+x），方程式為TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂?xH₂O↓+4HCl，②沉淀吸附溶液中的Cl^-，根據發生反應：Cl^-+Ag⁺═AgCl↓，取少量洗滌液，檢驗溶液中溶解的離子是否還存在；
（2）氧化鐵和硫酸反應生成硫酸鐵和水，離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，
（3）Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，FeTiO₃+4H⁺=Fe²⁺+TiO²⁺+2H₂O，所以還存在的陽離子是Fe³⁺、Fe²⁺
（4）該溶液中含有鐵離子，鐵具有還原性，能將鐵離子氧化生成亞鐵離子且不引進新的雜質，所以鐵的作用是：將Fe³⁺轉化為Fe²⁺
（5）在800℃條件下，四氯化鈦和鎂反應生成氯化鎂和鈦，反應方程式為：TiCl₄+2Mg==2MgCl₂+Ti ；Mg是活潑金屬，能與空氣中多種物質反應，因此可得出Ar氣作用為保護氣，防止Mg和空氣中物質反應
考點：考查學生對工藝流程理解、閱讀題目獲取信息能力、氧化還原反應及方程式的書寫等，難度中等，理解工藝流程是關鍵，需要學生具有閱讀題目獲取信息能力和靈活運用基礎知識分析問題、解決問題能力．