Question

【题目】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．

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

①常温下，若所得溶液中Mg2+的物质的量浓度为0.0018molL﹣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 ．

Answer 1

【答案】
（1）Fe2+
（2）防止Fe2+氧化
（3）10；TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+
（4）隔绝空气
（5）正；TiO2+4e﹣═Ti+2O2﹣
【解析】解：（1）加入过量铁屑后溶液中含有Fe2+离子，所以答案是：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，所以答案是：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，所以答案是：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+ ， 所以答案是：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，所以答案是：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，所以答案是：正；TiO2+4e﹣→Ti+2O2﹣ ．