题目内容
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发生的反应为：2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O
①步骤Ⅰ中发生反应的化学方程式：______、______．
②将步骤Ⅱ所得FeSO4晶体溶于水，在酸性条件下加入H2O2溶液，可制得具有净水作用的铁盐，该反应的离子方程式为______．
③在步骤Ⅲ中需要控制条件以形成TiO2?nH2O胶体，该分散质颗粒直径大小在______范围．
（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，用碳块作电解槽池，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=+151kJ/mol
②TiCl4+2Mg 2MgCl2+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：______．
（3）若已知：C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-394kJ/mol，则由固体TiO2、固体C与Cl2气反应制取气态TiCl4的热化学方程式为______．
解：（1）①氧化铝是两性氧化物，既能和强酸反应又能和强碱反应生成盐和水：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O，二氧化硅是酸性氧化物，能和强碱反应生成硅酸钠和水：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O，故答案为：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O；SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O；
②Fe2+在酸性条件下能被H2O2氧化成Fe3+，H2O2被还原成水：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
③胶体的粒子直径大小为：1～100nm，所以步骤Ⅲ中需要控制条件以形成TiO2?nH2O胶体，该分散质颗粒直径大小在1～100nm，故答案为：1～100nm；
（2）电解时，阴极上得电子发生还原反应，所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子，电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-，故答案为：TiO2+4e-=Ti+2O2-；
TiO2（s）+2Cl2（g）?TiCl4（l）+O2（g），该反应是可逆反应，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，
故答案为：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；
（3）将方程式TiO2（s）+2Cl2（g）
TiCl4（l）+O2（g）△H=+151kJ?mol-1和C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-394kJ?mol-1相加，得方程式：TiO2（s）+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（l）+CO2（g）△H=+151kJ?mol-1-394kJ?mol-1=-243KJ?mol-1，
故答案为：TiO2（s）+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（l）+CO2（g）△H=-243KJ?mol-1．
分析：（1）①根据二氧化硅、氧化铝和氢氧化钠的性质分析；
②Fe2+在酸性条件下能被H2O2氧化成Fe3+，H2O2被还原成水；
③根据胶体的粒子直径大小为：1～100nm；
（2）阴极上得电子反应还原反应生成金属钛；根据外界条件对化学平衡的影响分析；
（3）利用盖斯定律来解答．
点评：本题考查了热化学反应方程式、电极反应式的书写等知识点，难度不大，注意热化学反应方程式相加减时，反应热应相应的加减．
②Fe2+在酸性条件下能被H2O2氧化成Fe3+，H2O2被还原成水：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
③胶体的粒子直径大小为：1～100nm，所以步骤Ⅲ中需要控制条件以形成TiO2?nH2O胶体，该分散质颗粒直径大小在1～100nm，故答案为：1～100nm；
（2）电解时，阴极上得电子发生还原反应，所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子，电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-，故答案为：TiO2+4e-=Ti+2O2-；
TiO2（s）+2Cl2（g）?TiCl4（l）+O2（g），该反应是可逆反应，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，
故答案为：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；
（3）将方程式TiO2（s）+2Cl2（g）
TiCl4（l）+O2（g）△H=+151kJ?mol-1和C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-394kJ?mol-1相加，得方程式：TiO2（s）+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（l）+CO2（g）△H=+151kJ?mol-1-394kJ?mol-1=-243KJ?mol-1，故答案为：TiO2（s）+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（l）+CO2（g）△H=-243KJ?mol-1．
分析：（1）①根据二氧化硅、氧化铝和氢氧化钠的性质分析；
②Fe2+在酸性条件下能被H2O2氧化成Fe3+，H2O2被还原成水；
③根据胶体的粒子直径大小为：1～100nm；
（2）阴极上得电子反应还原反应生成金属钛；根据外界条件对化学平衡的影响分析；
（3）利用盖斯定律来解答．
点评：本题考查了热化学反应方程式、电极反应式的书写等知识点，难度不大，注意热化学反应方程式相加减时，反应热应相应的加减．
练习册系列答案
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，则下列说法正确的是 （）。
TiO2?H2O+H2SO4，正反应为吸热反应。
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，则下列说法正确的是( )
TiO2·H2O+H2SO4-Q，制二氧化钛的关键是第二步水解反应。为使第二步反应进行得更完全，可采用下列_______措施。
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，则下列说法正确的是( )
TiO2·H2O+H2SO4-Q，制二氧化钛的关键是第二步水解反应。为使第二步反应进行得更完全，可采用下列_______措施。