Question

【题目】TiO2在工业生产和日常生活中有重要用途．
（1）工业上用钛铁矿石（FeTiO3 ， 含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过下述反应制得：

其中，步骤③发生的反应为：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O．
（i）净化钛矿石时，需用浓氢氧化钠溶液来处理，写出该过程中两性氧化物发生反应的离子反应方程式： ．
（ii）④中加入的X可能是
（iii）④⑤两步的目的是 ．
（iv）写出⑥的化学反应方程式 ．
（2）TiO2可通过下述两种方法制备金属钛：方法一是先将TiO2与Cl2、C反应得到TiCl4 ， 再用镁还原得到Ti．
（i）写出生成TiCl4的化学反应方程式
方法二是电解TiO2来获得Ti（同时产生O2）：
将处理过的TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池．
（ii）阴极反应的电极反应式为 ．
（iii）电解过程中需定期向电解槽池中加入碳块的原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O；A；除去亚铁离子；TiOSO4+3H2O=TiO22H2O↓+H2SO4
（2）TiO2+Cl2+C=TiCl4+CO2或TiO2+Cl2+2C=TiCl4+2CO；TiO2+4e﹣=Ti+2O2﹣（或Ti4++4e﹣=Ti）；碳单质会与阳极产生的氧气反应而不断减少
【解析】解：钛铁矿石粉碎、净化，净化时加入浓NaOH溶液，发生的反应为Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O、SiO2+2OH﹣=SiO32﹣+H2O；
然后向钛铁矿石中加入过量80%硫酸并加热至343K﹣353K，发生反应2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O，FeO和硫酸反应生成FeSO4 ， 加入X并调节溶液的pH得到沉淀和TiO2+、SO42﹣ ， 说明加入X后将亚铁离子氧化为铁离子然后调节溶液pH值将铁离子沉淀，
然后将TiO2+、SO42﹣加热、过滤得到TiO2.2H2O，焙烧得到TiO2；（1）（i）两性氧化物是氧化铝，和NaOH溶液反应生成盐和水，离子反应方程式为Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O，
故答案为：Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O；（ii）④X应该具有强氧化性，且不能引进杂质，具有氧化性的是双氧水和高锰酸钾溶液，但高锰酸钾溶液氧化亚铁离子时引进新的杂质，故选A；（iii）④⑤两步的目的是除去亚铁离子，防止制得的二氧化钛中含有杂质，故答案为：除去亚铁离子；（iv）⑥中TiO2+水解生成TiO2.2H2O，反应方程式为TiOSO4+3H2O=TiO22H2O↓+H2SO4 ，
故答案为：TiOSO4+3H2O=TiO22H2O↓+H2SO4；（2）（i）TiO2与Cl2、C反应得到TiCl4 ， 同时生成二氧化碳或CO，再用镁还原得到Ti和氯化镁，则生成四氯化钛的反应方程式为TiO2+Cl2+C=TiCl4+CO2或TiO2+Cl2+2C=TiCl4+2CO，
故答案为：TiO2+Cl2+C=TiCl4+CO2或TiO2+Cl2+2C=TiCl4+2CO；（ii）阴极上得电子反应还原反应生成金属钛，电极反应式为TiO2+4e﹣=Ti+2O2﹣（或Ti4++4e﹣=Ti），
故答案为：TiO2+4e﹣=Ti+2O2﹣（或Ti4++4e﹣=Ti）；（iii）阳极上氧离子失电子生成氧气，氧气和C反应生成二氧化碳，所以需要定期补充碳，
故答案为：碳单质会与阳极产生的氧气反应而不断减少．
钛铁矿石粉碎、净化，净化时加入浓NaOH溶液，发生的反应为Al2O3+2OH﹣=2AlO2﹣+H2O、
SiO2+2OH﹣=SiO32﹣+H2O；
然后向钛铁矿石中加入过量80%硫酸并加热至343K﹣353K，发生反应2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O，FeO和硫酸反应生成FeSO4 ， 加入X并调节溶液的pH得到沉淀和TiO2+、SO42﹣ ， 说明加入X后将亚铁离子氧化为铁离子然后调节溶液pH值将铁离子沉淀，
然后将TiO2+、SO42﹣加热、过滤得到TiO2.2H2O，焙烧得到TiO2；（1）（i）两性氧化物是氧化铝，和NaOH溶液反应生成盐和水；（ii）④X应该具有强氧化性，且不能引进杂质；（iii）④⑤两步的目的是除去亚铁离子；（iv）⑥中TiO2+水解生成TiO2.2H2O；（2）（i）TiO2与Cl2、C反应得到TiCl4 ， 同时生成二氧化碳或CO，再用镁还原得到Ti和氯化镁；（ii）阴极上得电子反应还原反应生成金属钛；（iii）阳极上氧离子失电子生成氧气，氧气和C反应生成二氧化碳．