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11.二氧化钛广泛应用于各类结构表面涂料、纸张涂层等,二氧化钛还可作为制备钛单质的原料.二氧化钛可由以下两种方法制备:
方法1:TiCl4水解生成TiO2•xH2O,过滤、水洗除去其中的Cl-,再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2,此方法制备得到的是纳米二氧化钛.
①TiCl4水解生成TiO2•x H2O的化学方程式为TiCl4+(x+2)H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ TiO2•xH2O↓+4HCl;
②检验TiO2•x H2O中Cl-是否被除净的方法是取最后一次洗涤液,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,不产生白色沉淀,说明Cl-已除净.
方法2:可用含有Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3,其中Ti元素化合价为+4价)制取,其主要流程如图:
(1)甲溶液中除含TiO2+之外还含有的金属阳离子有Fe3+、Fe2+
(2)加Fe的作用是将Fe3+转化为Fe2+
(3)TiO2制取单质Ti,涉及到的步骤如下:
TiO2$\stackrel{①}{→}$TiCl4$→_{②}^{800℃}$Ti
反应②的方程式是TiCl4+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl2+Ti,该反应需要在Ar气氛中进行,请解释原因:防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用.

分析 方法1.①加热条件下,四氯化钛水解生成TiO2•xH2O和HCl,升高温度促进四氯化钛水解和盐酸挥发;
②氯离子用硝酸酸化的硝酸银溶液检验;
方法2.钛铁矿和过量稀硫酸混合,FeTiO3和稀硫酸反应生成Fe2+、TiO2+,氧化铁和稀硫酸反应生成Fe3+,所以溶液甲中含有Fe2+、TiO2+、Fe3+,然后向溶液中加入Fe,Fe将Fe3+氧化生成Fe2+,然后过滤得到滤渣和滤液,将滤液蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾和含有TiO2+溶液乙,通过一系列反应得到TiO2
(1)氧化铁和稀硫酸反应生成铁离子、铁离子和Fe反应生成亚铁离子;
(2)铁离子具有氧化性,能氧化铁生成亚铁离子;
(3)在800℃条件下,四氯化钛和镁反应生成氯化镁和钛,Mg是活泼金属,能与空气中多种物质反应,因此可得出Ar气作用为保护气,防止Mg和空气中物质反应.

解答 解:方法1.①加热条件下,四氯化钛水解生成TiO2•xH2O和HCl,升高温度促进四氯化钛水解和盐酸挥发,所以蒸干溶液时得到TiO2•x H2O,化学反应方程式为TiCl4+(x+2)H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ TiO2•xH2O↓+4HCl,故答案为:TiCl4+(x+2)H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ TiO2•xH2O↓+4HCl;
②氯离子用硝酸酸化的硝酸银溶液检验,其检验方法为取最后一次洗涤液,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,不产生白色沉淀,说明Cl-已除净,
故答案为:取最后一次洗涤液,滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,不产生白色沉淀,说明Cl-已除净;
方法2.钛铁矿和过量稀硫酸混合,FeTiO3和稀硫酸反应生成Fe2+、TiO2+,氧化铁和稀硫酸反应生成Fe3+,所以溶液甲中含有Fe2+、TiO2+、Fe3+,然后向溶液中加入Fe,Fe将Fe3+氧化生成Fe2+,然后过滤得到滤渣和滤液,将滤液蒸发浓缩、冷却结晶得到绿矾和含有TiO2+溶液乙,通过一系列反应得到TiO2
(1)氧化铁和稀硫酸反应生成铁离子、铁离子和Fe反应生成亚铁离子,所以甲溶液中还含有Fe3+、Fe2+,故答案为:Fe3+、Fe2+
(2)铁离子具有氧化性,能氧化铁生成亚铁离子,同时将Fe3+转化为Fe2+,故答案为:将Fe3+转化为Fe2+
(3)在800℃条件下,四氯化钛和镁反应生成氯化镁和钛,反应方程式为TiCl4+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl2+Ti;Mg是活泼金属,能与空气中多种物质反应,因此可得出Ar气作用为保护气,防止Mg和空气中物质反应,故答案为:TiCl4+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl2+Ti;防止高温下Mg(Ti)与空气中的O2(或CO2、N2)作用.

点评 本题考查物质制备,为高频考点,明确物质性质、物质分离和提纯方法是解本题关键,同时考查学生获取信息、运用信息解答问题能力,知道流程图中每一步发生的反应,题目难度不大.

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6.下列说法中正确的是(  )
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16.某小组同学用如图装置进行实验研究(a、b、c表示止水夹).请评价或完善其方案:
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