Question

【题目】金属钛被称为“未来金属”，它具有硬度大，熔点高，耐腐蚀等特点。某工厂以钛铁矿(主要成分FeTiO3)为主要原料，冶炼金属Ti，其工业生产流程如图：

已知：FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O

回答下列问题：

(1)上述生产流程中加入铁屑的目的是___，检验副产品甲是否变质的实验方法是___。

(2)由溶液I获得甲晶体，需要经过___操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还要用到另一种玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是___。

(3)TiO2变为TiCl4的化学方程式___。但最近用熔融法直接电解中间产品乙制取金属钛获得成功，试比较用电解法生产钛比原工艺的优劣___。

(4)该工艺中消耗33.6LCl2(标况)，至少可得___克甲晶体。

Answer 1

【答案】2Fe3++Fe=3Fe2+，将Fe3+还原为Fe2+； 取样放于试管，滴加KSCN溶液，若有血红色出现则变质，若无血红色则未变质 蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤 玻璃棒，引流作用 TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO 优点：工艺简便且原子利用率高，对环境无污染，缺点：耗能高 208.5g

【解析】

(1) 亚铁离子易被氧化为铁离子，加入铁屑可防止Fe2+被氧化，检验副产品甲是否变质，只要检验其中是否有铁离子即可；

(2)由溶液I获得甲晶体，需要经过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到晶体；

(3) TiO2变为TiCl4的反应是二氧化钛和碳、氯气反应生成；煅烧钛酸得到二氧化钛，电解熔融的二氧化钛可得到金属钛，优点：工艺简便且原子利用率高，对环境无污染，缺点：耗能高；

(4)根据FeSO47H2O ~ TiOSO4~ TiO2~2Cl2，计算晶体质量。

(1)钛铁矿和浓硫酸反应的产物是TiOSO4、FeSO4，加入铁屑可防止Fe2+被氧化，2Fe3++Fe=3Fe2+；亚铁离子易被氧化为铁离子，检验副产品甲是否变质，只要检验其中是否有铁离子即可，实验方法是：取副产品甲少许于试管中，滴加适量KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色，如果变血红色，证明已经变质，否则没变质；

(2)由溶液I获得甲晶体，需要经过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤得到晶体，除烧杯、漏斗外，过滤操作还要用到另一种玻璃仪器为玻璃棒，玻璃棒在此操作中的主要作用是引流作用；

(3) TiO2变为TiCl4的反应是二氧化钛和碳、氯气反应生成，反应的化学方程式为：TiO2+ 2C +2Cl2TiCl4+2CO；煅烧钛酸得到二氧化钛，电解熔融的二氧化钛可得到金属钛，反应的方程式为TiO2 Ti+O2↑，经对比，电解法的优点：工艺简便且原子利用率高，对环境无污染，缺点：耗能高；

(4)该工艺中消耗标况，Cl2物质的量=mol=1.5mol，依据反应FeTiO3+2H2SO4 = TiOSO4+FeSO4+2H2O，TiO2+ 2C +2Cl2TiCl4+2CO得到FeSO47H2O ~ TiOSO4~ TiO2~2Cl2，消耗Cl2，获得0.75molFeSO47H2O，则晶体质量=0.75mol ×278g/mol=208.5g。