Question

（14分）金属钛被称为铁和铝之后崛起的“第三金属”，常见化合价为+4。它是空间技术、航海、化工、医疗上不可缺少的材料。
Ⅰ.工业上用钛铁矿（主要成分FeTiO₃）制备金属钛的一种工艺流程如下图（部分产物略去）：

（1）步骤①反应的化学方程式为：2FeTiO₃ + 6C + 7Cl₂2FeCl₃ + 2TiCl₄ + 6CO，还原剂是                    。
（2）步骤②分离出TiCl₄的方法，利用了TiCl₄与FeCl₃       的不同。
（3）步骤④反应的化学方程式为________________________________，该反应在氩气中进行的理由是________________________                    ______。
（4）绿色化学提倡物料循环。以上流程中，可用于循环的物质除Cl₂、Mg外，还有____________。
II. 工业上也可用TiO₂通过下述两种方法制备金属钛：
方法一：先将TiO₂氯化为TiCl₄，再还原得到Ti。
（5）氯化反应TiO₂ (s) +2Cl₂ (g) TiCl₄(l) + O₂ (g) 无法自发正向进行，在反应器中加入碳，则在高温条件下反应可顺利进行。试从化学平衡角度解释，往氯化反应器中加碳的原因：                                          。
方法二：以熔融盐为电解液电解TiO₂获得Ti。其中，碳块为阳极，电极反应式为：2O²ˉ– 4eˉ=O₂↑；TiO₂作阴极，被还原。
（6）阴极的电极反应式为               。
（7）电解过程中需定期向电解槽中加入碳块的原因是                     。

Answer 1

（14分）
（1）FeTiO₃、C（2分）
（2）沸点（1分）
（3）2Mg + TiCl₄2MgCl₂ + Ti ；防止Mg、Ti被氧化（各2分，共4分）
（4）MgCl₂（1分）
（5）碳单质与氧气反应减小产物浓度，平衡不断向右移动，使反应顺利进行（2分）
（6）TiO₂+4eˉ=Ti+2O²ˉ（2分）
（7）碳与阳极产生的氧气反应而不断消耗（2分）

解析