题目

四氯化钛是制取航天航空工业材料﹣﹣钛合金的重要原料．由钛铁矿制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下： 回答下列问题： 往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性．该过程中有如下反应发生： 2Fe3++Fe═3Fe2+    2TiO2++Fe+4H+═2Ti3++Fe2++2H2O Ti3++Fe3++H2O═TiO2++Fe2++2H+ 加入铁屑的作用是　． 在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2•nH2O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在　　范围． 写出④中TiO2和焦炭、氯气反应的化学方程式：　． 上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点．依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是　　． 依据表格信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用　　方法． TiCl4 SiCl4 熔点/℃ ﹣25.0 ﹣68.8 沸点/℃ 136.4 57.6 答案：【考点】物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用．中学版权所有 【专题】简答题；类比迁移思想；演绎推理法；制备实验综合． 【分析】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++Fe+4H+=2Ti3++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+2Cl2TiCl4+2CO，得到的废气是SO2， 往①中加入铁屑至浸出液显紫色，说明浸出液中含有Ti3+，由方程式可知，Fe3+氧化为Ti3+； 控制条件以形成TiO2•n H2O溶胶，说明得到胶体，其分散质颗粒直径大小为10﹣9～10﹣7m； 根据上面的分析可知，④中TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO； 绿色化学应零污染、零排放，原子利用率100%．结合工艺流程三废回答； 由表中数据可知，SiCl4、TiCl4为液体，二者沸点相差较大，通常采取蒸馏方法分离． 【解答】解：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++Fe+4H+=2Ti3++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+2Cl2TiCl4+2CO，得到的废气是SO2， 往①中加入铁屑至浸出液显紫色，说明浸出液中含有Ti3+，由方程式可知，Fe3+氧化为Ti3+，加入铁屑作还原剂，将Fe3+还原为Fe2+，防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+， 故答案为：生成Ti3+，保护Fe2+不被氧化； 控制条件以形成TiO2•n H2O溶胶，说明得到胶体，其分散质颗粒直径大小为10﹣9～10﹣7m， 故答案为：10﹣9～10﹣7m； 根据上面的分析可知，④中反应方程式为TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO， 故答案为：TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO； 由工艺流程可知，生成中产生废气，废液，废渣等，不符合绿色化学理念， 故答案为：产生了废气，废液，废渣等； 由表中数据可知，SiCl4、TiCl4为液体，二者沸点相差较大，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用蒸馏方法， 故答案为：蒸馏． 【点评】本题考查学生阅读题目获取信息能力、氧化还原反应、绿色化学、胶体、物质分离提纯等，难度不大，注意基础知识的掌握利用． 　

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