(16分)金属钛(Ti)性能优越,被称为继铁、铝之后的“第三金属”。工业上以钛铁矿(主要成分FeTiO
3,含FeO、Al
2O
3、SiO
2等杂质)为主要原料冶炼金属钛,其生产的工艺流程图如下:

已知:2H
2SO
4(浓)+ FeTiO
3=TiOSO
4 + FeSO
4 + 2H
2O
(1)步骤I中发生反应的离子方程式:
、
。
(2)已知:TiO
2+易水解,只能存在于强酸性溶液中。
25 ℃时,难溶电解质溶解度(s)与pH关系如图,TiO(OH)
2溶度积K
sp=1×10
-29
①步骤Ⅲ加入铁屑原因是
。
②TiO
2+水解的离子方程式为
。向溶液II中加入Na
2CO
3粉末的作用是
。
当溶液pH接近
时,TiO(OH)
2已沉淀完全。
(3)

反应后得到Mg、MgCl
2、Ti的混合物,可采用真空蒸馏的方法分离得到Ti,依据下表信息,需加热的温度略高于
℃即可。
| TiCl4
| Mg
| MgCl2
| Ti
|
熔点/℃
| -25.0
| 648.8
| 714
| 1667
|
沸点/℃
| 136.4
| 1090
| 1412
| 3287
|
(4)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF
2-CaO作电解质,利用下图所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。写出阳极上所发生的反应式:
。
