题目内容
【题目】金属钛被称为“21世纪金属”
(1)工业上用钛矿石(含FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)经过以下流程制得TiO2：
其中，步骤Ⅱ发生反应为：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H20
①步骤I反生的化学方程式是______________________________若将所得FeSO4晶体溶于水，加热蒸干后所得的固体是_________________
②若步骤Ⅲ中是利用Ti4+在溶液中水解制得TiO2·nH2O,则该反应的离子方程式为_________________________________________________
(2)可利用TiO2通过下述两种方法制备金属钛：
方法一：将TiO2作阴极，石墨作阳极，熔融CaO为电解液，用炭块作电解槽池，电解TiO2制得钛，其阴极发生的反应：______________________________________。
方法二：通过以下反应制备金属钛
①TiO2(s)+2Cl2(g) 
TiCl4(g)+O2(g) △H=+151 KJ/mol
②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti
在实际生产中，需在反应①过程中加入碳才能顺利制得TiCl4，其原因是_________________________，______________________________________________。(两方面)
(3)若已知：C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-394 KJ/mol,则由固体TiO2、固体C与Cl2反应制取气态TiCl4的热化学方程式为______________________________________________。
【答案】Al2O3+2NaOH=NaAlO2+H2O SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O Fe2O3，Fe2(SO4)3 Ti4++(n+2)H2O 
TiO2·nH2O+4H+ TiO2+4e-=Ti+2O2- 碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动，并利用反应放热，导致反应顺利进行，使生成更多TiCl4 TiO2(s) + 2Cl2（g）+ C（s）= TiCl4（g）+ CO2(g)ΔH=-243KJ/mol
【解析】
本题主要考查对于工业制钛方法的评价。
（1）①步骤IAl2O3、SiO2溶于浓氢氧化钠溶液，反应的化学方程式是Al2O3+2NaOH=NaAlO2+H2O，SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，若将所得FeSO4晶体溶于水，加热蒸干，过程中FeSO4被空气中氧气氧化为Fe2(SO4)3，水解产物氢氧化铁受热分解产生氧化铁，所得固体是Fe2O3，Fe2(SO4)3。
②若步骤Ⅲ中是利用Ti4+在溶液中水解制得TiO2·nH2O，则该反应的离子方程式为Ti4++(n+2)H2O
TiO2·nH2O+4H+。
（2）方法一：将TiO2作阴极，石墨作阳极，熔融CaO为电解液，用炭块作电解槽池，电解TiO2制得钛，其阴极发生的反应：TiO2+4e-=Ti+2O2-。
方法二：在实际生产中，需在反应①过程中加入碳才能顺利制得TiCl4，其原因是碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动，并利用反应放热，促使反应顺利进行，生成更多TiCl4。。
（3）将热化学方程式“C(s)+O2(g)=CO2(g) △H=-394 KJ/mol”用③表示，则①+③得由固体TiO2、固体C与Cl2反应制取气态TiCl4的热化学方程式为TiO2(s)+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（g）+ CO2(g)ΔH=-243KJ/mol。
