钛(Ti)被称为继铁.铝之后的第三金属.钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料.制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿.我国的钛铁矿储量居世界首位.含有Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制取TiO2的流程如下: ⑴ Ti的原子序数为22.Ti位于元素周期表中第周期.第族. ⑵步骤①加铁的目的是 , 步骤②冷却的目的是 . ⑶ 上述制备TiO2的过程中.可以� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO₂）是目前最好的白色颜料。制备TiO₂和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。含有Fe₂O₃的钛铁矿（主要成分为FeTiO₃）制取TiO₂的流程如下：

⑴ Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_____周期，第______族。

⑵步骤①加铁的目的是_________________________________________________；

步骤②冷却的目的是_________________________________________________。

⑶ 上述制备TiO₂的过程中，可以利用的副产物是___________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入_________________处理。

⑷ 由金红石(TiO₂)制取单质Ti，涉及到的步骤为：

已知：

① C(s) + O₂(g) == CO₂(g)； △H = －393.5 KJ·mol^-1

② 2CO(g) + O₂(g) == 2CO₂(g)； △H =－566 KJ·mol^-1

③ TiO₂(s) + 2Cl₂(g) == TiCl₄(s) + O₂(g)； △H = +141 KJ·mol^-1

则TiO₂(s) + 2Cl₂(g) + 2C(s)== TiCl₄(s) + 2CO(g) 的△H = ____________。

反应TiCl₄ + 2Mg == 2MgCl₂ + Ti 在Ar气氛中进行的理由是___________________。

【答案】

（1）4 IVB

（2）将Fe³⁺还原为Fe²⁺ 析出（或分离、或得到）FeSO₄·7H₂O

（3）FeSO₄·7H₂O 石灰（或碳酸钙、废碱）

（4）-80 kJ·mol^-1

防止高温下Mg(Ti)与空气中的O₂（或CO₂、N₂）作用

【解析】本题是一道典型的无机物框图制备题。不仅考查对基础知识的掌握，还主要考查学科知识的综合应用能力。

（1）由原子序数推断元素在周期表中的位置，关键是熟悉元素周期表的结构，即各周期起止元素的原子序数、各族的相对位置等。Ti的原子序数为22，与熟悉的Ca（原子序数为20）相近，由Ca在元素周期表中的位置，分析推断Ti位于第四周期，第ⅣB族。

（2）由框图所示流程分析可知，要将TiO²⁺与Fe³⁺、Fe²⁺分离，需要先加入铁粉将Fe³⁺还原为Fe²⁺，趁热过滤除去残渣，再将滤液冷却使FeSO₄·7H₂O析出。

（3）制备TiO₂过程中的副产物FeSO₄·7H₂O在工农业生产和日常生活中有较多的应用。在分离出H₂TiO₃的废液中，还含有少量的TiO²⁺、Fe²⁺，可加入石灰（或碳酸钙、废碱）降低H⁺的浓度，使之转化为沉淀析出，进行循环利用。

（4）反应热只与反应的始态和终态有关，而与具体的反应进行的途径无关。将已知热化学方程式相加减③+2×①－②得TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）==TiCl₄（s）+2CO（g），其ΔH=141 kJ·mol^－1+2×（－393.5 kJ·mol^－1）－（－566 kJ·mol^－1）=－80 kJ·mol^－1。因为在高温下，Mg（Ti）与空气中的O₂（或CO₂、N₂）作用，所以用Mg还原TiCl₄时要在惰性气氛（Ar）中进行。

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