题目内容

TiO2在工业生产和日常生活中有重要用途。
I.工业上用钛矿石(FeTiO3,含FeO、Al2O3、SiO2等杂质)经过下述反应制得:

其中,步骤②发生的反应为:2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O。
(1)净化钛矿石时,是否需要除去杂质FeO?答:       (填“需要”或“不需要”)。
(2)净化钛矿石时,需用浓氢氧化钠溶液来处理,写出该过程中发生反应的化学方程式。
答:                                                     
II.TiO2可通过下述两种方法制备金属钛:
“方法一”是电解TiO2来获得Ti(同时产生O2):将处理过的TiO2作阴极,石墨为阳极,熔融CaCl2为电解液,用碳块作电解槽池。
(3)阴极反应的电极反应式为___________________________________。
(4)电解过程中需定期向电解槽池中加入碳块的原因是______________________。
“方法二”是先将TiO2与Cl2、C反应得到TiCl4,再用镁还原得到Ti。因下述反应难于发生:
TiO2 (s)+2Cl2 (g)TiCl4(l)+O2 (g)  ΔH=+151 kJ·mol1
所以不能直接由TiO2 和Cl2反应(即氯化反应)来制取TiCl4。当往氯化反应体系中加入碳后,碳与上述反应发生耦合,使得反应在高温条件下能顺利进行。
(5)已知:C(s)+O2 (g) = CO2 (g)  ΔH=-394 kJ·mol1。请填空:
TiO2 (s)+C (s)+2Cl2 (g) = TiCl4 (l)+CO2 (g)  ΔH= ______________
(6)从化学平衡的角度解释:往氯化反应体系中加入碳时,氯化反应能顺利进行的原因。
答:____________________________________________。

(1)不需要(2分)
(2)Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O (2分)   SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O (2分)
(3)TiO2+4e=Ti+2O2(或Ti4+4e=Ti)(3分)
(4)碳单质会与阳极产生的氧气反应而不断减少(2分)
(5)-243 kJ·mol1(2分)
(6)碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动,导致反应顺利进行(2分)
练习册系列答案
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将甲和乙气体同时通入过量丙溶液中,充分反应后一定产生沉淀的组合是
序号




CO2
SO2
Ca(OH)2

HCl
CO2
Ca(OH)2

HCl
SO2
Ba(NO32

NO2
SO2
BaCl2

CO2
NH3
CaCl2

O2
NH3
AlCl3
A.①②⑤B.①③④⑤⑥C.①②③④⑥D.全部

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