Question

【题目】钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质，某研究所利用上述烟尘回收Sc2O3，并制备钛白粉(TiO2)，其工艺流程如下所示：

（1）酸浸过程中，HCl的作用是_______________________。

（2）已知Sc3++3HTBPSc(TBP)3+3H+，则上述洗脱剂最好选择___________(选填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。在实验室模拟完成上述操作Ⅰ和操作Ⅱ所涉及的玻璃仪器有______________。

（3）草酸“沉钪”得到草酸钪的化学反应类型为____________________________。

（4）在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3)，其化学反应方程式为__________________________。

（5）“水相”的主要离子有TiOCl42-、H+、Cl- 及________，写出加入大量的水并加热发生的相关离子反应方程式__________________________。

（6）钛的冶炼新法是剑桥电解法（如右图）。

以含少量CaCl2的CaO熔融物作为介质，电解时。在阴极生成的Ca进一步还原TiO2得钛。写出阳极电极主要反应方程式：__________________________；利用中学所学知识可以预测CaCl2的作用包含增强导电性、___________；F=96500C/mol，当I=0.5A，通电80分钟，理论上获得Ti的质量为__________g（计算表达式）。

Answer 1

【答案】抑制TiOCl42-的进一步水解（多答Mg2+、Sc3+水解亦给分） 酸性 分液漏斗、烧杯 复分解反应 3O2+2Sc2（C2O4）32Sc2O3+12CO2 Mg2+ TiOCl42-+（1+x）H2OTiO2·xH2O+2H++4Cl- 2O2--4e-=O2↑ 降低CaO的熔点

【解析】

(1)为了防止TiOCl42-、Mg2+、Se3+水解，酸浸过程中加入HCl可以，故答案为：抑制TiOCl42-的进一步水解；

(2)根据Sc3++3HTBPSc(TBP)3+3H+，则上述洗脱剂最好选择酸性溶液洗涤，可以抑制Sc3+与HTBP的反应；操作Ⅰ和操作Ⅱ为分液，所涉及的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯，故答案为：酸性；分液漏斗、烧杯；

(3)ScCl3与草酸发生复分解反应生成草酸钪，故答案为：复分解反应；

(4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3)，同时草酸根离子被氧化生成二氧化碳，反应的化学反应方程式为3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2，故答案为：3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2；

(5)根据流程图，钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质，酸浸后，过滤除去了二氧化硅，再用有机溶剂萃取，“水相”中主要离子有TiOCl42-、H+、Cl-及Mg2+，在水相中加入大量的水并加热促进TiOCl42-水解生成TiO2·xH2O，反应的离子方程式为TiOCl42-+(1+x)H2OTiO2·xH2O+2H++4Cl-，故答案为：Mg2+；TiOCl42-+(1+x)H2OTiO2·xH2O+2H++4Cl-；

(6)在阴极，氧化钙被还原生成Ca，被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛，电极反应为Ca2++2e-=Ca、2Ca+TlO2=2CaO+Ti，阳极石墨上氧离子失去电子生成氧气，电极反应式为2O2--4e-=O2↑，电解质为混有氯化钙的熔融的氧化钙，加入氯化钙可以增强电解质的导电性，同时可以降低CaO的熔点，节约能量；电流强度为0.5A，电池工作80分钟，则电量为0.5A×80×60s=2400C，转移电子的物质的量=，生成Ti的质量=×48g/mol=×48g，故答案为：2O2--4e-=O2↑；降低CaO的熔点；×48。