【精品练习】2026年高考化学二轮复习专题专练10大题突破——化学工艺流程教师版+学生版

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1．【矿物利用与学科知识结合】(2026·福建莆田高三期中)工业上由钛铁矿(主要成分为FeTiO3，还含有少量Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2，等杂质)制备TiCl4的工艺流程如下：

已知：煅烧过程中发生

(1) FeTiO3中钛元素的化合价为           。

(2)碱浸过程所得废液的主要成分为NaOH、           (填化学式)。

(3)加入过量试剂A的作用为           。

(4)酸浸过程发生反应：FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O，酸浸后需将溶液温度冷却至70℃左右，若温度过高会导致最终产率过低，原因是           。

(5)水解工序所得滤液，可以返回到           (填写工序名称)。

(6)上述流程中氯化过程的化学方程式为           。已知TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)   ΔH1＝+151kJ·mol−1该反应极难进行，当向反应体系中加入碳后，则反应在高温条件下能顺利发生。从化学平衡的角度解释原因是           。

(7) TiCl4极易水解，利用此性质可制备纳米级TiO2·xH2O，该反应的化学方程式是           。

【答案】(1)+4

(2) Na[Al(OH)4]、Na2SiO3

(3)将Fe3+全部转化为Fe2+

(4)温度过高会导致TiOSO4提前水解生成H2TiO3沉淀造成损失

(5)酸浸

(6) TiO2+C+2Cl2TiCl4+CO2          C与O2反应，O2的浓度减小使平衡向右移动；C与O2反应放热，温度升高，使平衡向右移动

(7) TiCl4 + (x+2)H2O = TiO2·xH2O + 4HCl

【解析】钛铁矿用氢氧化钠溶液溶解，氧化铝、二氧化硅反应溶解，过滤得到主要含有FeTiO3、Fe2O3、FeO的固体，再用硫酸处理，得到溶液中含有TiOSO4、Fe2(SO4)3、FeSO4及未反应的硫酸等，加入试剂A后冷却、结晶、过滤得到硫酸亚铁晶体，则A为Fe，将Fe3+转化为Fe2+，滤液中TiO2+水解得到H2TiO3，同时有H2SO4生成，用硫酸洗去杂质，再煅烧得到TiO2，TiO2、C、Cl2反应得到TiCl4及CO2，以此解答。

(1)FeTiO3中Fe元素化合价为+2价，氧元素为-2价，则Ti元素为+4；

(2)由分析可知，碱浸过程中A12O3、SiO2分别和NaOH溶液反应生成Na[Al(OH)4]、Na2SiO3，碱浸过程所得废液的主要成分为Na[Al(OH)4]、Na2SiO3、NaOH；

(3)由分析可知，试剂A的名称还原铁粉，加入还原铁粉的作用为：将Fe3+全部转化为Fe2+；

(4)TiOSO4可以水解生成H2TiO3，则若温度过高会导致最终产率过低，原因是：温度过高会导致TiOSO4提前水解生成H2TiO3沉淀造成损失；

(5)由分析可知，滤液中TiOSO4水解得到H2TiO3，同时有H2SO4生成，可以返回到酸浸；

(6)氯化过程是TiO2、C、Cl2反应得到TiCl4及CO2，反应方程式为：TiO2+C+2Cl2TiCl4+CO2。当向反应体系中加入碳后，则反应在高温条件下能顺利发生，原因是：C与氧气反应减小氧气浓度，使平衡TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+O2(g)正向移动，C与氧气反应为放热反应，温度升高，使平衡正向移动，促使反应顺利进行；

(7)TiCl4极易水解生成纳米级TiO2·xH2O，该反应的化学反应方程式为：TiCl4 + (x+2)H2O = TiO2·xH2O + 4HCl。