Question

15．二氧化鈦是鈦的重要化合物，鈦白（純凈的二氧化鈦）是一種折射率高、著色力和遮蓋力強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的白色顏料．
方法一：用TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O，經(jīng)過濾、水洗除去其中的Cl^-，再烘干、焙燒除去水分得到粉體TiO₂．
請(qǐng)回答下問題：
（1）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O的化學(xué)方程式為TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O+4HCl．
（2）檢驗(yàn)TiO₂•xH₂O中Cl^-是否被除凈的方法是取少量最后一次水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明Cl^-已除凈．
（3）下列可用于測定TiO₂粒子大小的方法是d．
a．核磁共振法  b．紅外光譜法  c．質(zhì)譜法  d．透射電子顯微鏡法
方法二：鈦鐵礦的主要成分為FeTiO₃（可表示為FeO•TiO₂），含有Fe₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)，由鈦鐵礦制取二氧化鈦，常用硫酸法，其流程如下，
（1）鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物是TiOSO₄和FeSO₄，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O．
（2）為提高“固體熔塊”水浸取時(shí)的浸出率，除了采用循環(huán)浸取、延長時(shí)間外，適宜的條件還可以選擇熔塊粉碎（或連續(xù)攪拌、適當(dāng)升高溫度等）（任寫一種）．
（3）浸取液與鐵屑反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；從濾液中獲得晶體X的基本操作是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（4）取少量浸取液，滴加KSCN溶液后呈血紅色，說明溶液中存在Fe³⁺離子（填離子符號(hào)），檢驗(yàn)溶液中還存在Fe²⁺的方法是取少量溶液，滴加KMnO₄溶液，KMnO₄溶液紫色褪去，則溶液中存在Fe²⁺（寫明步驟、試劑和現(xiàn)象）．
（5）寫出第③步反應(yīng)化學(xué)方程式TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃+H₂SO₄．

Answer 1

分析 方法一：（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物結(jié)合質(zhì)量守恒定律來書寫化學(xué)方程式；
（2）溶液中生成TiO₂•xH₂O沉淀，固體具有較強(qiáng)的吸附能力，會(huì)吸附溶液中的Cl^-離子，可通過檢驗(yàn)Cl^-離子的方法檢驗(yàn)沉淀是否被洗凈；
（3）核磁共振譜用于測有機(jī)物中含有多少種氫原子；紅外光譜分析有機(jī)物含有何種化學(xué)鍵和官能團(tuán)；質(zhì)譜法常用于測有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量；透射電子顯微鏡可以觀察到微粒的大小，依此來進(jìn)行判斷；
方法二：鈦鐵礦的主要成分為FeTiO₃（可表示為FeO•TiO₂），含有Fe₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)，在343K-353K條件下鈦鐵礦和濃硫酸混合，發(fā)生的反應(yīng)有FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，得到固體熔塊，然后用水浸取，浸取液中含有Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺能和Fe反應(yīng)生成Fe²⁺，然后過濾，得到的晶體X成分為硫酸亞鐵，TiOSO₄能發(fā)生水解反應(yīng)生成H₂TiO₃和H₂SO₄，最后高溫煅燒得到TiO₂，
（1）鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物是TiOSO₄和FeSO₄，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式；
（2）為提高“固體熔塊”水浸取時(shí)的浸出率，除了采用循環(huán)浸取、延長時(shí)間外，還可以采用升高溫度、增大反應(yīng)物接觸面積、攪拌等方法；
（3）鐵離子具有氧化性，能被Fe還原；從溶液中得到晶體采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶方法；
（4）取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈紅色，說明含有Fe³⁺；Fe²⁺具有還原性，可以利用KMnO₄溶液檢驗(yàn)；
（5）TiOSO₄能發(fā)生水解反應(yīng)生成H₂TiO₃和H₂SO₄，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式．

解答 解：方法一：
（1）設(shè)TiCl₄的系數(shù)為1，根據(jù)元素守恒，TiO₂•xH₂O的系數(shù)為1，HCl的系數(shù)為4；再根據(jù)O元素守恒，可知H₂O的系數(shù)為（2+x），
故答案為：TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O+4HCl；
（2）溶液中生成TiO₂•xH₂O沉淀，固體有較強(qiáng)的吸附能力，會(huì)吸附溶液中的Cl^-離子，可通過檢驗(yàn)Cl^-離子的方法檢驗(yàn)沉淀是否被洗凈，檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的方法是，取少量洗滌液，檢驗(yàn)溶液中溶解的離子是否還存在，
故答案為：取少量最后一次水洗液，滴加AgNO₃溶液，不產(chǎn)生白色沉淀，說明Cl^-已除凈；
（3）核磁共振譜用于測有機(jī)物中含有多少種氫原子；紅外光譜分析有機(jī)物含有何種化學(xué)鍵和官能團(tuán)；質(zhì)譜法常用于測有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量；透射電子顯微鏡可以觀察到微粒的大小，
故答案為：d；
方法二：
鈦鐵礦的主要成分為FeTiO₃（可表示為FeO•TiO₂），含有Fe₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)，在343K-353K條件下鈦鐵礦和濃硫酸混合，發(fā)生的反應(yīng)有FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O、Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，得到固體熔塊，然后用水浸取，浸取液中含有Fe³⁺，F(xiàn)e³⁺能和Fe反應(yīng)生成Fe²⁺，然后過濾，得到的晶體X成分為硫酸亞鐵，TiOSO₄能發(fā)生水解反應(yīng)生成H₂TiO₃和H₂SO₄，最后高溫煅燒得到TiO₂，
（1）鈦鐵礦主要成分與濃硫酸反應(yīng)的主要產(chǎn)物是TiOSO₄和FeSO₄，根據(jù)反應(yīng)物和生成物書寫方程式為FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O，
故答案為：FeTiO₃+2H₂SO₄═FeSO₄+TiOSO₄+2H₂O；
（2）為提高“固體熔塊”水浸取時(shí)的浸出率，除了采用循環(huán)浸取、延長時(shí)間外，還可以采用升高溫度、增大反應(yīng)物接觸面積、攪拌等方法，即采用將熔塊粉碎（或連續(xù)攪拌、適當(dāng)升高溫度等）方法，
故答案為：熔塊粉碎（或連續(xù)攪拌、適當(dāng)升高溫度等）；
（3）鐵離子具有氧化性，能被Fe還原，離子方程式為2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；從溶液中得到晶體采用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶方法，
故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
（4）Fe³⁺遇KSCN溶液變?yōu)檠�紅色，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈紅色，說明含有Fe³⁺；Fe²⁺具有還原性，可以利用KMnO₄溶液檢驗(yàn)，取少量溶液，滴加KMnO₄溶液，KMnO₄溶液紫色褪去，
故答案為：Fe³⁺；取少量溶液，滴加KMnO₄溶液，KMnO₄溶液紫色褪去，則溶液中存在Fe²⁺；
（5）TiOSO₄能發(fā)生水解反應(yīng)生成H₂TiO₃和H₂SO₄，方程式為TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃+H₂SO₄，故答案為：TiOSO₄+2H₂O=H₂TiO₃+H₂SO₄．

點(diǎn)評(píng) 本題以物質(zhì)分離和提純和制備為載體考查化學(xué)工藝流程，涉及離子檢驗(yàn)、化學(xué)方程式配平、沉淀的洗滌和溶液的配制、滴定操作等知識(shí)點(diǎn)，明確化學(xué)原理及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，會(huì)從整體上分析解答，題目難度中等．