微专题5 钛及其化合物-【创新教程】2022高考化学总复习大二轮教师用书word（老高考）

[高考必备] 1．钛(Ti)的基本知识 原子序数22，位于周期表的第四周期ⅣB族，钛的稳定氧化态是4，其次＋3，＋2氧化态较少见。钛重要的矿石有金红石(TiO2)、钛铁矿(FeTiO3)，以及钒钛铁矿等。钛能与骨骼肌肉生长在一起，称为“生物金属”。钛合金还有记忆功能( Ti－Ni合金)、超导功能 (Nb－Ti合金)和储氢功能(Ti－Mn、Ti－Fe等)。 用TiCl4制备TiV2的反应可表示如下TiCl4＋(x＋2)H2O===TiO2·xH2O↓＋4HCl 在制备时加入大量的水，同时加热，促使水解趋于完全，所得TiO2·xH2O经焙烧得到TiO2(类似的方法也可用于制备SnO、SnO2等)。TiO2的化学性质非常稳定，是一种白色颜料，广泛用于涂料、橡胶和造纸等工业。 2．和钛(Ti)有关的几个化学方程式 FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O TiOSO4＋2H2OH2TiO3↓＋H2SO4 H2TiO3H2O＋TiO2 2FeTiO3(s)＋7Cl2(g)＋6C(s)2TiCl4(l)＋2FeCl3(s)＋6CO(g) TiCl4＋2MgTi＋2MgCl2 TiO2＋2H2SO4===Ti(SO4)2＋2H2O TiO2＋H2SO4===TiOSO4＋H2O TiO2＋BaCO3===BaTiO3＋CO2↑ TiCl4＋3H2O===H2TiO3↓＋4HCl(水解) 3．潜在的工艺流程考查情境 原料：所有钛产品的最初原料都是含钛矿物，通常为钛铁矿。还有比较昂贵的金红石矿TiO2。也可能是矿渣、生产残渣等。 钛白(TiO2)产品工艺 硫酸法：某种钛铁矿——含FeTiO3、Fe2O3、SiO2、MgO，由钛铁矿制备钛白(TiO2)工艺流程如下： 潜在陌生反应考查：FeTiO3＋2H2SO4===TiOSO4＋FeSO4＋2H2O TiOSO4＋2H2O===H2TiO3↓＋H2SO4 H2TiO3H2O＋TiO3 [感悟高考] [例]　(2017·全国Ⅰ卷节选)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。工艺流程如下： 回答下列问题： (1)“酸浸”后，钛主要以TiOCl形式存在，写出相应反应的离子方程式____________。 (2)TiO2·xH2O沉淀与双氧水、氨水反应40 min所得实验结果如下表所示： 温度/℃ 30 35 40 45 50 TiO2·xH2O转化率/% 92 95 97 93 88 分析40 ℃时TiO2·xH2O转化率最高的原因_____________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)Li2Ti5O15中Ti的化合价为＋4，其中过氧键的数目为 ________________________________________________________________________。 (4)若“滤液②”中c(Mg2＋)＝0.02 mol·L－1，加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍)，使Fe3＋恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3＋)＝1.0×10－5 mol·L－1，此时是否有Mg3(PO4)2沉淀生成？________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (列式计算)。FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分别为1.3×10－22、1.0×10－24。 (5)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式____________________。 [解析]　(1)“酸浸”时用盐酸溶解FeTiO3生成TiOCl时，发生反应的离子方程式为FeTiO3＋4H＋＋4Cl－===Fe2＋＋TiOCl＋2H2O； (2)温度是影响速率的主要因素，但H2O2在高温下易分解、氨水易挥发，即原因是低于40 ℃，TiO2·xH2O转化反应速率随温度升高而增加；超过40 ℃，双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·xH2O转化反应速率下降； (3)Li2Ti5O15中Li为＋1价，O为－2价，Ti为＋4价，过氧根(O)中氧元素显－1价，设过氧键的数目为x，根据元素正负化合价代数和为0，可知(＋1)×2＋(＋4)×5＋(－2)×(15－2x)＋(－1)×2