金属钛（Ti）硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀，被誉为“未来金属”．以钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁：Fe

2023-03-05

金属钛（Ti）硬度大、熔点高、常温时耐酸碱腐蚀，被誉为“未来金属”．以钛铁矿（主要成分为钛酸亚铁：FeTiO3）为主要原料冶炼金属钛并获得副产品绿矾（FeSO4?7H2O）的工业生产流程如下：请回答下列问题：（1）钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO4，反应中无气体生成．流程中加入Fe屑的目的是______．（2）过滤需要用到的玻璃仪器有烧杯、______；对过滤后的钛酸沉淀进行洗涤，判断沉淀是否洗涤干净的操作及现象是______．（3）对溶液Ⅱ进行加热，TiO2+发生水解生成钛酸，写出加热过程中发生的离子反应方程式______．（4）若对溶液I先进行加热后冷却结晶，可能产生的后果是______．（5）钛白粉与氯气、焦炭在高温下进行反应，还生成一种可燃性无色气体，写出该反应的化学方程式______，该工艺中，可以循环使用的物质为______（填化学式）． 钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO₄，加入铁屑，可防止Fe²⁺氧化，溶液Ⅰ中含有FeSO₄和TiOSO₄，溶液Ⅱ主要含有TiOSO₄，加入水，加热可水解生成H₂TiO₃，经煅烧可生成TiO₂，用氯气、碳反应可生成TiCl₄，高温条件下与镁反应可生成Ti，
（1）铁可与Fe³⁺反应生成Fe²⁺，加入铁屑，可防止Fe²⁺氧化，故答案为：防止Fe²⁺氧化（成Fe³⁺）；
（2）过滤需要用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒，沉淀表面吸附硫酸根离子，判断沉淀是否洗涤干净的操作及现象是取最后一次洗涤液，滴加少量BaCl₂溶液，若产生白色沉淀则未洗涤干净，若不产生白色沉淀，则洗涤干净，
故答案为：漏斗、玻璃棒；取最后一次洗涤液，滴加少量BaCl₂溶液，若产生白色沉淀则未洗涤干净，若不产生白色沉淀，则洗涤干净；
（3）对溶液Ⅱ进行加热，TiO²⁺发生水解生成钛酸，反应的离子方程式为TiO²⁺+2H₂O

△   .

H₂TiO₃↓+2H⁺，
故答案为：TiO²⁺+2H₂O

△   .

H₂TiO₃↓+2H⁺；
（4）若对溶液I先进行加热后冷却结晶，TiOSO₄发生水解产生钛酸沉淀随绿矾析出，绿矾纯度下降，造成金属钛产率下降，
故答案为：TiOSO₄发生水解产生钛酸沉淀随绿矾析出，绿矾纯度下降，造成金属钛产率下降；
（5）钛白粉与氯气、焦炭在高温下进行反应，还生成一种可燃性无色气体，应为CO，反应的化学方程式为TiO₂+2Cl₂+2C

高温  .

TiCl₄+2CO，TiOSO₄发生水解生成硫酸，可以循环使用的物质为H₂SO₄，
故答案为：TiO₂+2Cl₂+2C

高温  .

TiCl₄+2CO；H₂SO₄． 参考知识1 钛是一种化学元素，化学符号Ti，原子序数22，在化学元素周期表中位于第4周期、第IVB族。是一种银白色的过渡金属，其特征为重量轻、强度高、具金属光泽，耐湿氯气腐蚀。
钛被认为是一种稀有金属，这是由于在自然界中其存在分散并难于提取。但其相对丰富，在所有元素中居第十位。 钛的矿石主要有钛铁矿及金红石，广布于地壳及岩石圈之中。钛亦同时存在于几乎所有生物、岩石、水体及土壤中。从主要矿石中萃取出钛需要用到克罗尔法 或亨特法。钛最常见的化合物是二氧化钛，可用于制造白色颜料。其他化合物还包括四氯化钛(TiCl4)（作催化剂和用于制造烟幕作空中掩护）及三氯化钛（TiCl3)（用于催化聚丙烯的生产）。
钛铁矿是铁和钛的氧化物矿物，又称钛磁铁矿，是提炼钛的主要矿石。钛铁矿很重，灰到黑色，具有一点金属光泽。晶体一般为板状，晶体集合在一起为块状或粒状。成分为FeTiO3。含TiO252.66%，是提取钛和二氧化钛的主要矿物。三方晶系，中国四川攀枝花铁矿中，钛铁矿分布于磁铁矿颗粒之间或裂理中，并形成大型矿床。钛铁矿的化学成分与形成条件有关。产于超基性岩、基性岩中的钛铁矿，MgO含量较高，基本不含Nb、Ta；碱性岩中的钛铁矿，MnO含量较高，并含Nb、Ta；产于酸性岩中的钛铁矿，FeO、MnO含量均高，Nb、Ta含量亦相对较高。