题目内容

四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下:

(1)中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生:

Fe2Fe3=3Fe2

2TiO2(无色)Fe4H=2Ti3(紫色)Fe22H2O

Ti3(紫色)Fe3H2O=TiO2(无色)Fe22H

加入铁屑的作用是

(2)工艺过程中需要控制条件以形成TiO2·nH2O溶胶,该溶胶的分散质颗粒直径大小在 范围。

(3)若把中制得的固体TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的杂质,还可制得钛白粉。已知25 时,Ksp[Fe(OH)3]2.79×1039,该温度下反应Fe(OH)33HFe33H2O的平衡常数K

(4)已知:TiO2(s)2Cl2(g)=TiCl4(l)O2(g) ΔH=+140 kJ·mol1

2C(s)O2(g)=2CO(g) ΔH=-221 kJ·mol1

写出TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4CO气体的热化学方程式:

(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是 (只要求写出一项)

(6)依据下表信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4,可采用 方法。

 

TiCl4

SiCl4

熔点/

25.0

68.6

沸点/

136.4

57.6

 

 

(1)使Fe3还原为Fe2;生成Ti3保护Fe2不被氧化

(2)109107 m(或其他合理答案)

(3)2.79×103

(4)TiO2(s)2Cl2(g)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g) ΔH=-81 kJ·mol1

(5)产生三废(或其他合理答案)

(6)蒸馏(或分馏或精馏)

【解析】解答本题时应注意以下三点:

(1)求平衡常数时,可以将表达式中的分子和分母都乘以某种微粒的浓度,以找出与所给条件相符的式子。

(2)绿色化学的基本要求:节省原料,无污染。

(3)分离互溶的液体混合物常用蒸馏的方法。

 

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