题目内容
（2011?自贡模拟）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：
（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．
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：将处理过的TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池．
（3）阴极反应的电极反应式为
“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=+151kJ?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．
（4）已知：C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-394kJ?mol-1．
请写出TiO2与Cl2、C反应制各TiCl4的热化学方程式：
（5）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．
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：
不需要
不需要
（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．
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
；SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
．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：将处理过的TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池．
（3）阴极反应的电极反应式为
TiO2+4e-=Ti+2O2-
TiO2+4e-=Ti+2O2-
．“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=+151kJ?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．
（4）已知：C（s）+O2（g）=CO2（g）；△H=-394kJ?mol-1．
请写出TiO2与Cl2、C反应制各TiCl4的热化学方程式：
TiO2（s）+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（l）+CO2（g）；△H=-243KJ?mol-1
TiO2（s）+2Cl2（g）+C（s）=TiCl4（l）+CO2（g）；△H=-243KJ?mol-1
．（5）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．
分析：（1）根据氧化亚铁和硫酸的性质分析；
（2）根据二氧化硅、氧化铝和氢氧化钠的性质分析；
（3）阴极上得电子反应还原反应生成金属钛；
（4）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，得出TiO2与Cl2、C反应制各TiCl4的热化学方程式；
（5）根据外界条件对化学平衡的影响分析．
（2）根据二氧化硅、氧化铝和氢氧化钠的性质分析；
（3）阴极上得电子反应还原反应生成金属钛；
（4）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，得出TiO2与Cl2、C反应制各TiCl4的热化学方程式；
（5）根据外界条件对化学平衡的影响分析．
解答：解：（1）氧化亚铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，所以净化钛矿石时，不需要除去杂质FeO，故答案为：不需要；
（2）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；
（3）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-；
（4）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；
（5）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，导致反应顺利进行，
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，导致反应顺利进行．
（2）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；
（3）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-；
（4）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；
（5）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，导致反应顺利进行，
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，导致反应顺利进行．
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．
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