题目内容

四氯化钛（TiCl4）是工业上制备金属钛的重要原料。常温下，它是一种极易水解的无色液体，沸点为136.4℃。工业制备TiCl4和钛的反应分别为：

TiO2 +2C+2Cl2TiCl4 +2CO ；TiCl4 +2Mg Ti + 2MgCl2

下图是实验室制备TiCl4的反应装置，主要操作步骤：

①连接好整套装置，在通Cl2前先从侧管中通入CO2气体并持续一段时间；

②当锥形瓶中TiCl4的量不再增加时，停止加热，从侧管中改通CO2气体直到电炉中的瓷管冷却为止；

③将TiO2、炭粉混合均匀后，装入管式电炉中；

④ 将电炉升温到800℃，一段时间后改通Cl2，同时在冷凝管中通冷凝水。

试回答下列问题：

⑴  正确的操作顺序为（填序号）___________________________               。

⑵  装置A中反应的离子方程式为__________________________________      。

⑶  装置D中冷凝管进水口的位置是（填a或b）___      。

⑷ TiCl4露置于空气中极易水解，其化学方程式可表示为_____________________   。  

⑸ 工业上常用金属镁在800℃高温和氩气氛围中还原TiCl4的方法制备钛，氩气的作用为__                          。

（共9分）⑴ ③①④②    （2分）

⑵ MnO2+4H+ +2 Cl－Mn2+ + Cl2↑+2H2O （2分）

⑶b（1分）

⑷TiCl4 + 4H2O == 4HCl + Ti(OH)4  

⑸防止Mg和Ti被空气中氧气氧化）

练习册系列答案
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（2011?福建）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如下：

回答下列问题：
（1）往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．
2Fe3++Fe═3Fe2+
2TiO2+（无色）+Fe+4H+═2Ti3+（紫色）+Fe2++2H2O
Ti3+（紫色）+Fe3++H2O═TiO2+（无色）+Fe2++2H+
加入铁屑的作用是
防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+
防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+
．
（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2?nH2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在
1nm-100nm
1nm-100nm
范围．
（3）若把③中制得的固体TiO2?nH2O用酸清洗除去其中的Fe（OH）3杂质，还可制得钛白粉．已知25℃时，Ksp[Fe（OH）3]=2.79×10-39，该温度下反应Fe（OH）3+3H+?Fe3++H2O的平衡常数K=
2.79×103
2.79×103
．
（4）已知：TiO2（s）+2Cl2（g）═TiCl4（l）+O2（g）△H=+140kJ?mol-1；2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol-1
写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：
TiO2（s）+2C（s）+2Cl2 （g）=TiCl4（l）+2CO（g）△H=-81KJ?mol-1
TiO2（s）+2C（s）+2Cl2 （g）=TiCl4（l）+2CO（g）△H=-81KJ?mol-1
．
（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
产生了废气，废液，废渣等
产生了废气，废液，废渣等
（只要求写出一项）．
（6）依据如表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用
蒸馏（或分馏）等方法
蒸馏（或分馏）等方法
方法．
TiCl4 SiCl4
熔点/℃ -25.0 -68.8
沸点/℃ 136.4 57.6
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如下：

回答下列问题：
（1）往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．
2Fe3++Fe═3Fe2+
2TiO2+（无色）+Fe+4H+═2Ti3+（紫色）+Fe2++2H2O
Ti3+（紫色）+Fe3++H2O═TiO2+（无色）+Fe2++2H+
加入铁屑的作用是
防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+
防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+
．
（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2?n H2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在
10-9～10-7m（或1nm-100nm）
10-9～10-7m（或1nm-100nm）
范围．
（3）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
产生了废气，废液，废渣等
产生了废气，废液，废渣等
（只要求写出一项）．
（4）依据下表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用
蒸馏（或分馏）
蒸馏（或分馏）
方法．
TiCl4 SiCl4
熔点/℃ -25.0 -68.8
沸点/℃ 136.4 57.6

（8分）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如下：

回答下列问题：
（1）往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。
2Fe3＋＋Fe === 3Fe2＋
2TiO2＋(无色) ＋Fe＋4H＋=== 2Ti3＋(紫色) ＋Fe2＋＋2H2O
Ti3＋(紫色) ＋Fe3＋＋H2O ="==" TiO2＋(无色) ＋Fe2＋＋2H＋
加入铁屑的作用是____________________________________________________________。
（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2·n H2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在____________________范围。
（3）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）。
（4）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
－68.8
沸点/℃
136.4
57.6

金属钠在700℃ ～800℃时与四氯化钛（TiCl4）反应制取金属钛，该反应的化学方程式为                                 。若过量的相同质量的钠、镁、铝与相同质量分数，相同质量的硫酸溶液反应，产生氢气最多的是                      。

 

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如下：

回答下列问题：

（1）       往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。

2Fe3＋＋Fe === 3Fe2＋

2TiO2＋(无色) ＋Fe＋4H＋ === 2Ti3＋(紫色) ＋Fe2＋＋2H2O

Ti3＋(紫色) ＋Fe3＋＋H2O ===TiO2＋(无色) ＋Fe2＋＋2H＋

（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2·n H2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在_____________范围。

（3）若把③中制得的固体TiO2·n H2O用酸清洗除去其中的Fe (OH)3杂质，还可制得钛白粉。已知25℃时，,该温度下反应Fe (OH)3＋3H＋Fe3＋ ＋H2O的平衡常数K=_____________。

（4）已知：TiO2 (s) ＋2 Cl2 (g)=== TiCl4(l) ＋O2(g)    △H=+140KJ·mol-1

C(s) ＋O2(g)=== 2CO(g)                 △H=—221KJ·mol-1

写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO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）依据右表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4 ，可采用_____________方法。

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