Question

3．工業(yè)上由鈦鐵礦（主要成分是FeTiO₃鈦酸亞鐵）制備TiCl₄．流程如圖所示：
（1）FeTiO₃中，Ti元素的化合價(jià)為+4．
（2）往①中加入的物質(zhì)A是Fe．
（3）②中的綠礬帶有棕黃色，原因可能是含有Fe³⁺；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明Fe³⁺雜質(zhì)離子的存在取樣，溶于水，向溶液中加入KSCN溶液，如果溶液變?yōu)檠�紅色，證明含有Fe³⁺；
（4）寫出③中TiO₂和過量焦炭、氯氣在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式：TiO₂+2C+Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO．
（5）用金屬M(fèi)g還原成品TiO₄得到Mg、MgCl₂和Ti的混合物，再真空蒸餾制備Ti． 依據(jù)下表，蒸餾溫度略高于1412℃即可．

	Mg	MgCl2	Ti
熔點(diǎn)/℃	648.0	714	1667
沸點(diǎn)/℃	1090	1412	3287

（6）依據(jù)綠色化學(xué)理念．該制備流程中存在明顯的不足之處是三廢沒有處理．
（7）向含有Fe²⁺、Fe³⁺溶液加入適量KOH和油脂，在高速撞拌下得到磁流體材料K_xFeO₂．
①若x=l．請寫出在酸性條件下K_xFeO₂溶液與足量KI溶液反應(yīng)的離子方程式：8H⁺+2FeO₂^-+2I^-=2Fe²⁺+I₂+4H₂O．
②磁流體材料K_xFeO₂在組成上可理解為aK₂O•bFeO•cFe₂O₃，若x=1.3，則b：c=6：7．

Answer 1

分析 鈦鐵礦加入酸酸浸，強(qiáng)酸性溶液中含有Fe³⁺、Fe²⁺等離子，向溶液中加入A能得到綠礬，說明A和Fe³⁺反應(yīng)生成Fe²⁺，則A物質(zhì)應(yīng)該具有還原性且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，則A為Fe；溶液中含有TiO²⁺，③中TiO₂和過量焦炭、氯氣在高溫下反應(yīng)生成TiCl₄，同時(shí)生成CO，該反應(yīng)的化學(xué)方程式TiO₂+2C+Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；
（1）FeTiO₃中，O、Fe元素化合價(jià)分別為-2、+2價(jià)，根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0確定Ti元素的化合價(jià)；
（2）往①中加入的物質(zhì)A能還原鐵離子且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)；
（3）②中的綠礬帶有棕黃色，鐵離子呈黃色；Fe³⁺能和KSCN溶液反應(yīng)生成絡(luò)合物而使溶液呈血紅色；
（4）TiO₂和過量焦炭、氯氣在高溫下反應(yīng)生成TiCl₄，同時(shí)生成CO；
（5）用金屬M(fèi)g還原成品TiO₄得到Mg、MgCl₂和Ti的混合物，再真空蒸餾制備Ti，蒸餾溫度應(yīng)該高于Mg、MgCl₂的沸點(diǎn)；
（6）依據(jù)綠色化學(xué)理念，廢物要綜合利用；
（7）向含有Fe²⁺、Fe³⁺溶液加入適量KOH和油脂，在高速撞拌下得到磁流體材料K_xFeO₂．
①若x=l，在酸性條件下KFeO₂溶液與足量KI溶液反應(yīng)生成I₂、Fe ²⁺和水，F(xiàn)e元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?2價(jià)、I元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?價(jià)，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒配平方程式；
②磁流體材料K_xFeO₂在組成上可理解為aK₂O•bFeO•cFe₂O₃，若x=1.3，根據(jù)原子守恒計(jì)算b：c．

解答 解：鈦鐵礦加入酸酸浸，強(qiáng)酸性溶液中含有Fe³⁺、Fe²⁺等離子，向溶液中加入A能得到綠礬，說明A和Fe³⁺反應(yīng)生成Fe²⁺，則A物質(zhì)應(yīng)該具有還原性且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，則A為Fe；溶液中含有TiO²⁺，③中TiO₂和過量焦炭、氯氣在高溫下反應(yīng)生成TiCl₄，同時(shí)生成CO，該反應(yīng)的化學(xué)方程式TiO₂+2C+Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；
（1）FeTiO₃中，O、Fe元素化合價(jià)分別為-2、+2價(jià)，根據(jù)化合物中各元素化合價(jià)的代數(shù)和為0確定Ti元素的化合價(jià)為0-（-2）×3-（+2）=+4，
故答案為：+4；
（2）往①中加入的物質(zhì)A能還原鐵離子且不能引進(jìn)新的雜質(zhì)，則A為Fe，故答案為：Fe；
（3）②中的綠礬帶有棕黃色，鐵離子呈黃色，所以溶液中可能含有鐵離子；Fe³⁺能和KSCN溶液反應(yīng)生成絡(luò)合物而使溶液呈血紅色，其檢驗(yàn)方法為：取樣，溶于水，向溶液中加入KSCN溶液，如果溶液變?yōu)檠�紅色，證明含有Fe³⁺，
故答案為：Fe³⁺；取樣，溶于水，向溶液中加入KSCN溶液，如果溶液變?yōu)檠�紅色，證明含有Fe³⁺；
（4）TiO₂和過量焦炭、氯氣在高溫下反應(yīng)生成TiCl₄，同時(shí)生成CO，反應(yīng)方程式為TiO₂+2C+Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO，
故答案為：TiO₂+2C+Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2CO；
（5）用金屬M(fèi)g還原成品TiO₄得到Mg、MgCl₂和Ti的混合物，再真空蒸餾制備Ti，蒸餾溫度應(yīng)該高于Mg、MgCl₂的沸點(diǎn)，使Mg、MgCl₂都轉(zhuǎn)化為蒸氣而除去，所以溫度高于1412℃，
故答案為：1412；
（6）依據(jù)綠色化學(xué)理念，廢物要綜合利用，該流程圖中三廢沒有處理，
故答案為：三廢沒有處理；
（7）向含有Fe²⁺、Fe³⁺溶液加入適量KOH和油脂，在高速撞拌下得到磁流體材料K_xFeO₂．
①若x=l，在酸性條件下KFeO₂溶液與足量KI溶液反應(yīng)生成I₂、Fe ²⁺和水，F(xiàn)e元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?2價(jià)、I元素化合價(jià)由-1價(jià)變?yōu)?價(jià)，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒配平方程式為8H⁺+2FeO₂^-+2I^-=2Fe²⁺+I₂+4H₂O，
故答案為：8H⁺+2FeO₂^-+2I^-=2Fe²⁺+I₂+4H₂O；
②磁流體材料K_xFeO₂在組成上可理解為aK₂O•bFeO•cFe₂O₃，若x=1.3，根據(jù)K原子個(gè)數(shù)相等得
$\frac{1.3}{2}$K₂O•bFeO•cFe₂O₃，
根據(jù)Fe、O原子個(gè)數(shù)相等得$\left\{\begin{array}{l}{b+2c=1}\\{0.65+b+3c=2}\end{array}\right.$
解得$\left\{\begin{array}{l}{b=0.3}\\{c=0.35}\end{array}\right.$，
則b：c=0.3：0.35=6：7，
故答案為：6：7．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)分離和提純，為高頻考點(diǎn)，涉及計(jì)算、物質(zhì)制備、物質(zhì)分離提純、離子檢驗(yàn)等知識點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生綜合分析判斷、知識綜合運(yùn)用及計(jì)算能力，明確物質(zhì)性質(zhì)、物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化、化學(xué)反應(yīng)原理等是解本題關(guān)鍵，注意鐵離子檢驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，易錯(cuò)點(diǎn)是離子檢驗(yàn)中化學(xué)用語的正確運(yùn)用．