6、(2010·龙岩模拟)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) △H = +151 kJ·mol-1
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) △H = -
394 kJ·mol-1。
则TiO2 (s) + C (s) +2Cl2 (g) =
TiCl4 (l) + CO2 (g)的△H =
______________
(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:_________________________________________________
[解析](1)FeO在第二步反应中可以与H2SO4反应生成FeSO4,所以第一步净化不需要除去。
(2)需要除去Al2O3和SiO2,这两者均和NaOH发生反应
(3)阴极为得电子反应TiO2+4e-=Ti+2O2-
(4)阳极生成氧气,会与阳极碳块发生反应,使阳极碳块不断减小。
[答案](1)不需要
(2)Al2O3+2NaOH=2NaAl O2+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
(3)TiO2+4e-=Ti+2O2-(或Ti4++4e-=Ti)
(4)碳单质会与阳极产生的氧气反应而不断减少
(5)-243kJ ·mol-1
(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