Question

10．工業(yè)上常用Na制備鈦、鉭、鈮、鋯等．如制鈦，常有如下操作步驟，請完成其中的問題：
（1）用90%濃H₂SO₄溶解鈦鐵礦（FeTiO₃），反應(yīng)方程式為、：
FeTiO₃+3H₂SO₄═FeSO₄+Ti（SO₄）₂+3H₂O
在除去不溶性雜質(zhì)后，結(jié)晶析出FeSO₄•7H₂O時(shí)，為保持較高的酸度不能加水，其原因可能為BC．
A．防止Fe²⁺被氧化
B．防止Ti（SO₄）₂水解
C．減少FeSO₄•7H₂O的溶解量
D．減少Ti（SO₄）₂的溶解量
（2）在除去雜質(zhì)后，又需加大量水稀釋以降低酸度，同時(shí)加熱以生成TiO（OH）₂沉淀，過濾，將TiO（OH）₂熱分解即得鈦白粉（TiO₂）．除雜后加水稀釋和加熱的目的是促進(jìn)Ti（SO₄）₂水解． 
（3）在高溫HCl氣流中，TiO₂可轉(zhuǎn)化為TiCl₄，反應(yīng)方程式為TiO₂+4HCl$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2H₂O．
（4）將TiCl₄與Na共熔即得Ti，反應(yīng)方程式為TiCl₄+4Na$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ti+4NaCl，若用TiCl₄溶液與Na反應(yīng)制Ti，則不能達(dá)到預(yù)期目的，原因是鈉與TiCl₄溶液反應(yīng)時(shí)，鈉首先與溶液中的水反應(yīng)生成NaOH和氫氣，不能達(dá)到預(yù)期目的．

Answer 1

分析 （1）制鈦，在溶解鈦鐵礦后，最后是Ti（SO₄）₂的溶液，為了保持較高的酸度不能加水，顯然是為了防止Ti（SO₄）₂水解，減少FeSO₄•7H₂O的溶解量．A．水無氧化性；B．防止Ti（SO₄）₂水解而被過濾掉；C．減少FeSO₄•7H₂O的溶解量，保證溶液中盡可能不含亞鐵離子；D．加水不會減少Ti（SO₄）₂的溶解量；
（2）第二步中加水稀釋，又加熱，這樣是促進(jìn)Ti（SO₄）₂水解而制得TiO（OH）₂沉淀，進(jìn)而制TiO₂，最后制得TiCl₄；
（3）在高溫HCl氣流中，TiO₂可轉(zhuǎn)化為TiCl₄，為TiO₂與氯化氫反應(yīng)生成四氯化鈦和水；
（4）鈉的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于鈦，TiCl₄與Na共熔發(fā)生置換反應(yīng)，生成Ti，若用TiCl₄溶液與Na反應(yīng)制Ti，鈉首先與溶液中的水反應(yīng)，不能反應(yīng)制Ti．

解答 解：（1）在除去不溶性雜質(zhì)后，結(jié)晶析出FeSO₄•7H₂O時(shí)，為保持較高的酸度不能加水，操作的目的為是通過結(jié)晶除去亞鐵離子，防止Ti（SO₄）₂水解被過濾掉．
A．保持較高的酸度，不能防止Fe²⁺被氧化，水無氧化性加水與防止Fe²⁺被氧化無關(guān)，故A錯(cuò)誤；
B．Ti（SO₄）₂為強(qiáng)酸弱堿鹽，保持較高的酸度，可防止Ti（SO₄）₂水解，故B正確；
C．固體通常隨溶劑的增加，溶解的溶質(zhì)的質(zhì)量在增加，加水能增加FeSO₄•7H₂O的溶解量，不加水可減少FeSO₄•7H₂O的溶解量，故C正確；
D．此時(shí)Ti（SO₄）₂的在溶液中，減少加水量與其溶解量無關(guān)，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BC；
（2）Ti（SO₄）₂為強(qiáng)酸弱堿鹽，水解呈酸性，加大量水稀釋以降低酸度，促進(jìn)其水解，同時(shí)加熱以生成更多的TiO（OH）₂沉淀，將TiO（OH）₂熱分解即得鈦白粉（TiO₂），
故答案為：促進(jìn)Ti（SO₄）₂水解；
（3）在高溫HCl氣流中，TiO₂可轉(zhuǎn)化為TiCl₄，在高溫的條件下，TiO₂與氯化氫反應(yīng)：TiO₂+4HCl$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2H₂O，
故答案為：TiO₂+4HCl$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2H₂O；
（4）鈉的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于鈦，TiCl₄與Na共熔發(fā)生：TiCl₄+4Na$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ti+4NaCl，鈉為活潑金屬，能和水發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)為：2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑，若用TiCl₄溶液與Na反應(yīng)制Ti，鈉首先與溶液中的水反應(yīng)生成NaOH和氫氣，不能達(dá)到預(yù)期目的，
故答案為：TiCl₄+4Na$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Ti+4NaCl；鈉與TiCl₄溶液反應(yīng)時(shí)，鈉首先與溶液中的水反應(yīng)生成NaOH和氫氣，不能達(dá)到預(yù)期目的．

點(diǎn)評 本題考查以鈦鐵礦為主要原料冶煉金屬鈦工藝流程，注意分析流程各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化是解答的關(guān)鍵，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析能力和對基礎(chǔ)知識的應(yīng)用能力．