Question

2．二氧化钛是一种重要的工业原料．
（1）实验室可通过以下方法制得：TiCI₄$\stackrel{水解}{→}$TiO₂•xH₂O$\stackrel{过滤、除CI-、烘干、焙烧}{→}$TiO₂
TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O的化学方程式是TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；检验TiO₂•xH₂O中Cl^-是否被除净的方法是取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不产生白色沉淀，说明Cl^-已洗净．
（2）工业上可用含Fe₂O₃的钛铁矿（主要成分为FeTiO₃，其中Ti化合价为+4价）制取，其主要流程如下：

Fe₂O₃与硫酸反应的离子方程式是Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；向甲溶液中加入铁的目的是将将Fe³⁺转化为Fe²⁺，． 
（3）二氧化钛可用于制取金属钛，其步骤如下：TiO₂ $\stackrel{①}{→}$ TiCl₄$→_{②}^{Mg/800℃}$Ti
反应②的方程式是TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti，该反应需要在Ar的气氛中进行，原因是防止高温下Mg（Ti）与空气中O₂（或CO₂、N₂）作用．

Answer 1

分析 （1）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O↓和HCl；氯离子和银离子反应生成白色沉淀，所以用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子；
（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；
（3）先将TiO₂和氯气、焦炭在高温下反应生成TiCl₄，在800℃条件下，TiCl₄和Mg发生置换反应生成Ti，Mg属于较活泼金属，易和空气中氧气、氮气、二氧化碳反应．

解答 解：（1）TiCl₄水解生成TiO₂•xH₂O↓和HCl，反应方程式为TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；氯离子和银离子反应生成白色沉淀，所以用硝酸酸化的硝酸银溶液检验氯离子，其检验方法是取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不产生白色沉淀，说明Cl^-已洗净；
故答案为：TiCl₄+（x+2）H₂O?TiO₂•xH₂O↓+4HCl；取少量水洗液，滴加硝酸酸化的AgNO₃溶液，不产生白色沉淀，说明Cl^-已洗净；
（2）氧化铁属于碱性氧化物，和稀硫酸反应生成硫酸铁和水，离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；铁离子具有氧化性，Fe能将将Fe³⁺转化为Fe²⁺，从而除去杂质，故答案为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；将将Fe³⁺转化为Fe²⁺；
（3）先将TiO₂和氯气、焦炭在高温下反应生成TiCl₄，在800℃条件下，TiCl₄和Mg发生置换反应生成Ti，反应方程式为TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti，Mg、Ti属于较活泼金属，易和空气中氧气、氮气、二氧化碳反应，所以该反应需要在Ar的气氛中进行，
故答案为：TiCl₄+2Mg$\frac{\underline{\;800℃\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti；防止高温下Mg（Ti）与空气中O₂（或CO₂、N₂）作用．

点评 本题考查物质分离和提纯，为高频考点，侧重考查氧化还原反应、离子检验等知识点，明确元素化合物性质是解本题关键，知道流程图中发生的反应及操作方法，题目难度不大．