Question

【題目】金屬鈦廣泛用于航空航天工業(yè)、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域。用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，同時(shí)含有少量的Fe2O3、FeO等）制取鈦并獲得副產(chǎn)品Fe2O3的主要工藝流程如圖所示：

（查閱資料）鈦、鎂在高溫下易與空氣中的氧氣、二氧化碳等反應(yīng)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）構(gòu)成金屬鈦的微粒是_____（填“分子”“原子”或“離子”），H2TiO3中鈦元素的化合價(jià)為_____；

（2）寫出工藝流程中生成硫酸鐵的化學(xué)方程式_____。

（3）工藝流程中，“水解”屬于_____變化（填“化學(xué)”或“物理”）。

（4）工業(yè)上常在高溫和氬氣氛圍中，用金屬鎂和TiCl4反應(yīng)的方法制備Ti，氬氣的作用是_____；若反應(yīng)前鈦鐵礦中FeTiO3的質(zhì)量為1.52t，則理論上可以制取Ti的質(zhì)量為_____t。

（5）已知將FeSO4隔絕空氣加強(qiáng)熱，可獲得Fe2O3，同時(shí)產(chǎn)生SO2和SO3.為了降低SO2的產(chǎn)率，提高SO3的產(chǎn)率，某實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了系列探究，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

編號(hào)	空氣通入量/Ls1	溫度/℃	SO2產(chǎn)率/％	SO3產(chǎn)率/％
a	0.02	850	45.4	54.6
b	0.06	850	30.5	69.5
c	0.10	810	11.1	88.9
d	0.10	850	11.1	88.9
e	0.10	890	11.2	88.8

①本實(shí)驗(yàn)主要研究了哪些因素對(duì)SO3產(chǎn)率的影響_____。

②根據(jù)上表數(shù)據(jù)，生產(chǎn)過(guò)程中采用實(shí)驗(yàn)_____（填編號(hào)）的提取條件最合理。

Answer 1

【答案】原子 +4 Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O 化學(xué) 做保護(hù)氣，防止鈦、鎂在高溫下與空氣中的O2、CO2等反應(yīng) 0.48 空氣通入量，溫度 c

【解析】

（1）金屬是原子直接構(gòu)成的，所以構(gòu)成金屬鈦的微粒是原子。H2TiO3中氫元素為+1價(jià)，而氧元素為-2價(jià)，設(shè)鈦元素的化合價(jià)為x，根據(jù)化合物中正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和為零可得，1×2+x+(-2×3)=0，解得x=+4，故鈦元素的化合價(jià)為+4價(jià)；

（2）鈦鐵礦中的氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，化學(xué)方程式：Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O；

（3）工藝流程中，水解過(guò)程中生成了新物質(zhì)，發(fā)生的屬于化學(xué)變化；

（4）氬氣是一種稀有氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，該反應(yīng)在氬氣的環(huán)境中進(jìn)行就是利用了其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，起保護(hù)作用，防止了鈦、鎂在高溫時(shí)被氧化；根據(jù)反應(yīng)流程可知FeTiO3和Ti有以下反應(yīng)關(guān)系：

則理論上可以制取Ti的質(zhì)量為0.48t。

（5）通過(guò)分析表中的數(shù)據(jù)可知，
①本實(shí)驗(yàn)主要研究了對(duì)SO3產(chǎn)率的影響因素是：空氣通入量、溫度；
②根據(jù)上表數(shù)據(jù)，采用實(shí)驗(yàn)c，溫度較低，消耗能量較少，且同時(shí)滿足降低SO2的產(chǎn)率，提高SO3的產(chǎn)率，提取條件最合理；