Question

【题目】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Za、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0.1000molL﹣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 ．

Answer 1

【答案】
（1）漏斗、玻璃棒；蒸发浓缩、冷却结晶；FeSO4
（2）溶液中存在平衡：TiO2++2H2OH2TiO3+2H+ ， 当加热升温后，平衡正向移动，生成H2TiO3
（3）钛表面形成一层致密的氧化膜（或钛的内部结构紧密）；TiCl4+4Na Ti+4NaCl
（4）TiO2 +4e﹣=Ti+2O2﹣
（5）酸式滴定管；1.50 molL﹣1
【解析】解：用浓硫酸处理钛铁矿，并向所得溶液中加入大量水稀释后加入过量铁粉还原铁离子，过滤得到滤液通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到TiO2+滤液，和副产品FeSO4 ， 滤液中加入水加热过滤得到H2TiO3 ， H2TiO3加热灼烧得到TiO2 ， 加入氯气、过量碳高温加热反应生成TiCl4和一氧化碳，四氯化钛和金属镁高温加热反应得到氯化镁和钛金属．（1）操作1为过滤用到的玻璃仪器除烧杯外还有漏斗、玻璃棒，操作2的实验步骤为：蒸发浓缩、冷却结晶，加入过量铁屑后溶液中含有Fe2+离子，则过滤后可得FeSO47H2O（或FeSO4），副产品主要成分的化学式为FeSO4 ， 故答案为：漏斗、玻璃棒；蒸发浓缩、冷却结晶；FeSO4；（2）加热的目的是促进TiO2+水解生成H2TiO3 ， 分离出固体加热得到TiO2；溶液中存在平衡：TiO2++2H2OH2TiO3+2H+ ， 当加热升温后， 平衡正向移动，生成H2TiO3；
故答案为：溶液中存在平衡：TiO2++2H2OH2TiO3+2H+ ， 当加热升温后，平衡正向移动，生成H2TiO3；（3）钛的还原性介于铝与锌之间，氧化铝是一层致密的氧化膜，估计钛能耐腐蚀的原因钛表面形成一层致密的氧化膜（或钛的内部结构紧密）；活泼金属钠可以将金属钛置换出来：TiCl4+4Na Ti+4NaCl，Zn、和Fe都是不可以的，活泼性差，
故答案为：钛表面形成一层致密的氧化膜（或钛的内部结构紧密）；TiCl4+4Na Ti+4NaCl；（4）因TiO2作阴极，得到电子，被还原，TiO2 +4e﹣=Ti+2O2﹣ ， 得到单质Ti，
故答案为：TiO2 +4e﹣=Ti+2O2﹣；（5）准确滴加氯化铁溶液可使用滴定管，氯化铁有较强的氧化性，应用酸式滴定管；
设滤液Ti3+的物质的量为x，

Ti3+（紫色）+	Fe3++H2O=TiO2+（无色）+Fe2++2H+
1	1
x	0.1000molL﹣1×0.03L

解得x=0.1000molL﹣1×0.03L=0.003mol
则待测钛液中TiOSO4的物质的量=0.003mol×5=0.015mol
根据c= = =1.50 molL﹣1 ，
故答案为：酸式滴定管；1.50 molL﹣1 ．
用浓硫酸处理钛铁矿，并向所得溶液中加入大量水稀释后加入过量铁粉还原铁离子，过滤得到滤液通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤得到TiO2+滤液，和副产品FeSO4 ， 滤液中加入水加热过滤得到H2TiO3 ， H2TiO3加热灼烧得到TiO2 ， 加入氯气、过量碳高温加热反应生成TiCl4和一氧化碳，四氯化钛和金属镁高温加热反应得到氯化镁和钛金属，（1）操作1为过滤，操作2的实验步骤为：蒸发浓缩、冷却结晶，加入过量铁屑后溶液中含有Fe2+离子，依据原子守恒可知产物为硫酸亚铁，则过滤后可得FeSO47H2O（或FeSO4），滤渣为过量的铁屑和不溶物脉石；（2）依据溶液中存在平衡：TiO2++2H2OH2TiO3+2H+ ， 平衡影响因素和平衡移动原理分析判断；（3）根据金属铝的氧化物的性质结合信息来回答，金属钠的活泼性强，可以用于金属的冶炼；（4）根据电解原理：阴极上是发生得电子的还原反应；（5）准确滴加氯化铁溶液可使用酸式滴定管；根据元素守恒计算待测钛液中TiOSO4的物质的量．