问题描述:
四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料--钛合金的重要原料,由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如图1:回答下列问题:
(1)钛铁矿酸浸前要粉碎成细颗粒的目的是___;
(2)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液呈强酸性,该过程中有如下反应发生:2Fe3++Fe=3Fe2+;2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O,加入铁屑的作用是___;
(3)若焦炭足量,写出④中发生的化学方程式__
最佳答案:
钛铁矿中加入强酸,强酸性浸出液中含有TiO2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等,①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液呈强酸性,该过程中有如下反应发生:2Fe3++Fe=3Fe2+;2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O,通过一系列过程得到绿矾FeSO4.7H2O和含有TiO2+溶液,将溶液处理得到TiO2?nH2O,将粗TiO2和氯气、焦炭混合加热得到TiCl4,发生反应TiO2+2C+2Cl2
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(1)反应物接触面积越大,反应速率越快,钛铁矿酸浸前要粉碎成细颗粒的目的增大反应物接触面积,加快反应速率,从而提高浸出率,
故答案为:增大接触面积,加快浸出反应速率,提高浸出率;
(2)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液呈强酸性,该过程中有如下反应发生:2 Fe3++Fe=3Fe2+;2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O,铁能将铁离子、TiO2+还原,从而防止亚铁离子被氧化,所以加入铁屑的作用是使Fe3+还原为Fe2+,保护Fe2+不被氧化,
故答案为:使Fe3+还原为Fe2+,保护Fe2+不被氧化;
(3)根据以上分析知,若焦炭足量,C作还原剂、氯气作氧化剂,反应生成四氯化钛、CO,反应方程式为TiO2+2C+2Cl2
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(4)熔沸点不同的液体可以采用蒸馏的方法分离,二者熔沸点不同且互溶,可以采用蒸馏方法分离,故答案为:蒸馏;
(5)TiCl4水解生成TiO2?nH2O,同时生成HCl,水解方程式为TiCl4+(2+n)H2O=TiO2.nH2O↓+4HCl;水解是吸热反应,且升高温度促进HCl挥发,加入大量水并加热都能使水解反应向正反应方向移动,从而促进水解趋于完全,
故答案为:TiCl4+(2+n)H2O=TiO2.nH2O↓+4HCl;加入大量水并加热都能使水解反应向正反应方向移动,从而促进水解趋于完全;
(6)工业上也可由H4TiO4制得钛白粉TiO2,TiO2直接电解还原法(剑桥法)生产钛是一种较先进的方法,电解质为熔融的CaCl2,阴极上TiO2得电子发生还原反应,电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-,故答案为:TiO2+4e-=Ti+2O2-.
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