Question

自潔面料就是在普通的面料纖維中加入一層薄薄的納米二氧化鈦。含有Fe₂O₃的鈦鐵礦（主要成分為FeTiO₃）制取納米級TiO₂的流程如下：

（1）Ti的原子序數為22，Ti位于元素周期表中的第________周期，第______族。
（2）步驟①加鐵的目的是_________________；步驟②冷卻的目的是_______________。
（3）上述制備二氧化鈦的過程中，可以利用的副產物是______________；考慮成本和廢物綜合利用因素，廢液中應加入___________________處理。
（4）由金紅石制備單質鈦，涉及到的步驟為：
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
則TiO₂(s)+ 2Cl₂(g)+C(s)＝＝TiCl₄(s)+2CO(g)的△H＝____________。
反應TiCl₄+2Mg ＝＝ 2MgCl₂+Ti 在氬氣氛中進行的理由是________________________。

Answer 1

（1）4；IVB
（2）將Fe³⁺還原為Fe²⁺；析出（或分離、或得到）FeSO₄·7H₂O
（3）FeSO₄·7H₂O；石灰（或碳酸鈣、廢堿）
（4）－80kJ·mol^-1；防止高溫下鎂和鈦與空氣中氧氣（或二氧化碳、或氮氣）作用

用框圖形式給出工業生產流程，讓考生面對自己觀察框圖，獲取所需信息解決問題，這類試題體現了新課程改革的方向。試題有一定難度，考查吸收信息、處理信息等綜合分析能力。
（1）可以根據鈣元素的位置推斷鈦元素的位置，該元素位于周期表第四周期IIA主族，故鈦位于IVB；
（2）觀察題給流程圖可知，所得產品有FeSO₄·7H₂O和TiO₂兩種。由于加濃硫酸后所得溶液含有Fe³⁺，所以步驟①中加入鐵是為了將Fe³⁺轉化成Fe²⁺。步驟②冷卻是為了降低硫酸亞鐵的溶解度，使硫酸亞鐵結晶析出；
（3）該流程的主要目的是制取二氧化鈦，故其是主要產品，則FeSO₄·7H₂O是副產品。廢液處理時，根據流程分析廢液可能會剩余部分酸，故可以考慮加入石灰或其它廢堿，以將酸中和掉；
（4）運用蓋期定律可計算出反應熱。由于高溫條件下金屬鎂易跟氧氣、二氧化碳等氣體發生反應，所以應充入氬氣來保護鎂。