题目

题型：不详难度：来源：

自洁面料就是在普通的面料纤维中加入一层薄薄的纳米二氧化钛。含有Fe₂O₃的钛铁矿（主要成分为FeTiO₃）制取纳米级TiO₂的流程如下：

（1）Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中的第________周期，第______族。
（2）步骤①加铁的目的是_________________；步骤②冷却的目的是_______________。
（3）上述制备二氧化钛的过程中，可以利用的副产物是______________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入___________________处理。
（4）由金红石制备单质钛，涉及到的步骤为：
TiO₂TiCl₄Ti 
已知：①C(s)+O₂(g)＝＝CO₂(g) △H＝ -393.5kJ·mol^-1
②2CO(g)+O₂(g)＝＝2CO₂(g) △H＝ -5665kJ·mol^-1
③TiO₂(s)+2Cl₂(g)＝＝TiCl₄(s)+O₂(g) △H＝ +41kJ·mol^-1
则TiO₂(s)+ 2Cl₂(g)+C(s)＝＝TiCl₄(s)+2CO(g)的△H＝____________。
反应TiCl₄+2Mg ＝＝ 2MgCl₂+Ti 在氩气氛中进行的理由是________________________。

答案

（1）4；IVB
（2）将Fe³⁺还原为Fe²⁺；析出（或分离、或得到）FeSO₄·7H₂O
（3）FeSO₄·7H₂O；石灰（或碳酸钙、废碱）
（4）－80kJ·mol^-1；防止高温下镁和钛与空气中氧气（或二氧化碳、或氮气）作用

解析

用框图形式给出工业生产流程，让考生面对自己观察框图，获取所需信息解决问题，这类试题体现了新课程改革的方向。试题有一定难度，考查吸收信息、处理信息等综合分析能力。
（1）可以根据钙元素的位置推断钛元素的位置，该元素位于周期表第四周期IIA主族，故钛位于IVB；
（2）观察题给流程图可知，所得产品有FeSO₄·7H₂O和TiO₂两种。由于加浓硫酸后所得溶液含有Fe³⁺，所以步骤①中加入铁是为了将Fe³⁺转化成Fe²⁺。步骤②冷却是为了降低硫酸亚铁的溶解度，使硫酸亚铁结晶析出；
（3）该流程的主要目的是制取二氧化钛，故其是主要产品，则FeSO₄·7H₂O是副产品。废液处理时，根据流程分析废液可能会剩余部分酸，故可以考虑加入石灰或其它废碱，以将酸中和掉；
（4）运用盖期定律可计算出反应热。由于高温条件下金属镁易跟氧气、二氧化碳等气体发生反应，所以应充入氩气来保护镁。