已知：
①酸浸 FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)===FeSO4(aq)＋TiOSO4(aq)＋2H2O(l) 90 ℃
②水解 TiOSO4(aq)＋2H2O(l)=====H2TiO3(s)＋H2SO4(aq) 煅烧
③煅烧 H2TiO3(s)=====TiO2(s)＋H2O(s)
(1)FeTiO3中钛元素的化合价为__________，试剂A为____________________。 (2)碱浸过程发生反应的离子方程式为________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)酸浸后需将溶液温度冷却至70 ℃左右，若温度过高会导致最终产品吸收率过低，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)上述流程中氯化过程的化学方程式为____________________________________ ________________________________________________________________________。 已知TiO2(s)＋2Cl2
4
(l)＋O2(g) ΔH＝＋151 kJ·mol。该反应极难进行，当
－1
向反应体系中加入碳后，则反应在高温条件下能顺利发生。从化学平衡的角度解释原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)TiCl4极易水解，利用此性质可制备纳米级TiO2·xH2O，该反应的化学方程式是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
答案精析
＋3＋＋3＋
1．(1)Al2O3＋6H===2Al＋3H2O Fe2O3＋6H===2Fe＋3H2O
(2)盐酸的浓度 反应温度 煤矸石的颗粒大小 是否充分搅拌 反应时间(任选2个即可) (3)CO2 Al(OH)3＋OH===AlO2＋2H2O
(4)加入CaCO3调节pH到3.2，过滤除去Fe(OH)3，再加入CaCO3调节pH到5.4，过滤得到Al(OH)3 (5)AlCl3饱和溶液中存在溶解平衡AlCl3·6H2
－
3＋
－
－
(aq)＋3Cl(aq)＋6H2O(l)，通入
－
HCl气体使溶液中的c(Cl)增大，平衡向析出固体的方向移动，从而析出AlCl3·6H2O晶体 解析 (1)SiO2不溶于盐酸；Al2O3是两性氧化物，能够溶于盐酸；Fe2O3是碱性氧化物，能与盐酸反应。 (3)氯化铝和氯化铁水解都生成盐酸，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙和二氧化碳，所以物质X是二氧化碳。“碱溶”时利用Al(OH)3的两性，将Fe(OH)3、Al(OH)3分开。(4)若只用CaCO3处理酸浸的溶液，可根据Fe(OH)3和Al(OH)3的沉淀pH差异进行分步沉淀，从而得到较纯的Al(OH)3。(5)氯化铝在其饱和溶液中存在溶解平衡，通入氯化氢后溶液中的氯离子浓度增大，抑制氯化铝的溶解，所以可促进氯化铝晶体的析出。 2．(1)Fe、Fe (2)B
(3)取少量溶液，加入硫氰化钾溶液，不显红色，然后滴加氯水，溶液变为红色 (4)防止NH4HCO3分解，减少Fe水解 高温
(5)4FeCO3＋O2=====2Fe2O3＋4CO2
解析 (1)硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2等)酸浸后过滤，SiO2为滤渣，滤液中含有的金属阳离子是Fe、Fe。(2)步骤Ⅲ要把pH调高，步骤Ⅳ还要加NH4HCO3，若使用氢氧化钠溶液，产品中容易混入Na，所以选B。(4)NH4HCO3受热易分解，另外高温会促进Fe水解。
3．Ⅰ.(1)CO3＋Cu＋H2O===Cu(OH)2↓＋CO2↑
(2)取最后一次洗涤液，滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，无沉淀生成，说明已洗净 Ⅱ.(3)CuSO4 (4)装置C中澄清石灰水变浑浊 Ⅲ.(5)C、A、B、D、E (或C、A、B、E、D)
(6)吸收空气中的H2O(g)和CO2 将装置中滞留的H2O(g)和CO2赶出 49n(7)1－ 9m解析 Ⅰ.(1)乙同学认为沉淀可能是Cu(OH)2，原因是CO3水解呈碱性，Cu与OH结合生成Cu(OH)2。
Ⅱ.(3)装置B检验是否有水生成，可用无水硫酸铜检验，若无水硫酸铜变蓝色说明有水生成，验证沉淀中有氢氧化铜生成，否则沉淀中无氢氧化铜。(4)用澄清的石灰水检验是否产生二氧化碳，装置C中澄清石灰水变浑浊，说明生成二氧化碳，即说明含有CuCO3。
2－
2＋
－
2－
2＋
2＋
＋
2＋
3＋2＋
2＋
3＋
Ⅲ.(5)碱石灰可以吸收水和二氧化碳，空气中的水以及二氧化碳会干扰实验结果应该将其在实验之前排除掉，并在装置的最后放上碱石灰，防止空气中的水和二氧化碳来干扰实验结果，可以用浓硫酸来吸收水，用碱石灰来吸收二氧化碳，根据浓硫酸和碱石灰增加的重量来确定生成水和二氧化碳的量。(7)装置B质量增加了n g，即生成水的质量是n g，根据方程式则98n49n49n49n氢氧化铜的质量是 g＝ g，碳酸铜的质量是(m－) g，质量分数为(1－)。
18999m4．(1)Cu(OH)2 碳酸根水解，溶液中含有较多的OH (2)利用乙醇易挥发，带走洗涤的水
(3)防止外界空气中的二氧化碳及水蒸气进入C中，影响实验结果 (4)2 (5)B (6)ac
(7)2CuCO3·3Cu(OH)2或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5 (OH)6(CO3)2
解析 (1)CuSO4溶液与Na2CO3溶液混合产生蓝绿色沉淀，可能是反应生成了碳酸铜沉淀，或双水解生成了氢氧化铜沉淀，或是碱式碳酸铜，因此假设1中沉淀为CuCO3，假设2为Cu(OH)2。(2)步骤1用无水乙醇洗涤，乙醇易挥发，风干时容易带走洗涤的水。(3)装置D为装有碱石灰的干燥管可以防止外界空气中的二氧化碳及水蒸气进入C中，影响实验结果。(4)若反应后A中蓝绿色固体变黑，C中澄清石灰水变浑浊，证明生成了二氧化碳气体，证明假设2一定不成立。(5)实验验证碳酸铜或氢氧化铜是利用受热分解生成的产物性质验证，加热时，碳酸铜分解生成二氧化碳和黑色氧化铜，加热氢氧化铜时生成水蒸气和黑色氧化铜，所以需要验证水的存在和二氧化碳的存在就可以证明产生的物质成分，装置B选择无水硫酸铜验证是否生成水，装置C中澄清石灰水是否变浑浊证明是否生成二氧化碳，所以要将上图中B装置的试剂改用无水CuSO4。(6)Ba(OH)2溶解度大于Ca(OH)2，充分吸收CO2，BaCO3的摩尔质量大于CaCO3的，测量误差小；氢氧化钙为强碱，CaCO3的溶解度和BaCO3溶解度相差不大。2.7 g
(7)B中吸收的是水，水的物质的量＝－1＝0.15 mol，C中吸收二氧化碳生成碳酸
18 g·mol钡白色沉淀，根据碳原子守恒得二氧化碳的物质的量＝
－1
－
19.7 g
－1＝0.1 mol，氧化铜的
197 g·mol
27.1 g－2.7 g－0.1 mol×44 g·mol
物质的量＝＝0.25 mol，则铜离子、氢氧根离子和－1
80 g·mol碳酸根离子的物质的量之比＝0.25 mol∶0.3 mol∶0.1 mol＝5∶6∶2，所以其化学式为2CuCO3·3Cu(OH)2或3Cu(OH)2·2CuCO3或Cu5 (OH)6(CO3)2。 5．(1)＋4 Fe(或铁)
(2)Al2O3 ＋ 2OH===2AlO2＋H2O、SiO2＋2OH===SiO3＋H2O (3)温度过高会导致TiOSO4 提前水解生成H2TiO3沉淀
900 ℃
(4)TiO2 ＋C＋2Cl2=====TiCl4＋CO2 C与O2反应减小O2的浓度使平衡向右移动；C与O2反应放热，温度升高，使平衡向右移动，促使反应顺利进行
－
－
－
2－
(5)TiCl4＋(x＋2)H2
2
·xH2O＋4HCl
解析 (1)根据酸浸反应FeTiO3(s)＋2H2SO4(aq)===FeSO4(aq)＋TiOSO4(aq)＋2H2O(l)可知，FeTiO3中Fe元素化合价为＋2价，则Ti元素为＋4价。然后加入试剂A为Fe(或铁)，发生反应2Fe＋Fe===3Fe。(2)碱浸的目的是除去Al2O3和SiO2等杂质，发生反应的离子反应方程式为Al2O3 ＋ 2OH===2AlO2＋H2O、SiO2＋2OH===SiO3＋H2O。(3)酸浸后需将溶液温度90 ℃
冷却至70 ℃左右，温度过高会导致TiOSO4 提前发生水解反应：TiOSO4(aq)＋2H2O(l)=====H2TiO3(s)＋H2SO4(aq)生成H2TiO3沉淀，导致最终产品吸收率过低。(4)该工业流程中氯化过90 ℃
程的化学方程式为TiO2 ＋C＋2Cl2 =====TiCl4＋CO2；由于TiO2(s)＋2Cl2
4
－
－
－
2－
3＋
2＋
(l)＋
O2(g)为可逆反应，且正反应为吸热反应，加入碳粉后，C与O2反应减小O2的浓度使平衡向右移动；C与O2反应放热，温度升高，使平衡向右移动，促使反应顺利进行。(5)TiCl4极易水解生成纳米级TiO2·xH2O，该反应的化学反应方程式为TiCl4＋(x＋2)H2＋4HCl。
2
·xH2O
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