Question

15．钛及其化合物被广泛应于航天航空、舰艇、机械制造、涂料、以及光催化触媒等领域．工业上以金红石（主要成分是TiO₂）为原料生产金属钛，其工艺流程如图：

（1）反应①中氧化剂和还原剂的质盘比为71：12．
（2）反应②的化学方程式是2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti．
（3）室温下，四氯化钛为无色液体，利用TiCI₄的水解反应可以制造钛白颜料（TiO₂），水解生成TiO2 ?xH₂O，经焙烧得TiO₂．在TiCI₄水解时需要加人大量的水，并同时加热的原因是促进水解趋于完全．
（4）纳米TiO₂具有广阔的应用前景，利用钛酸四丁脂[Ti（O-C₄H₉）₄〕在酸性条件下，在乙醇介质中水解生成Ti（OH）₄溶胶，溶胶凝化处理后得到凝胶，再经干澡和煅烧即得到超细纳米TiO₂．请写出钛酸四丁脂〔Ti（O-C₄H₉）₄〕水解生成Ti（OH）₄的化学方程式Ti（O-C₄H₉）₄+4H₂O→Ti（OH）₄+4HO-C₄H₉，制备纳米TiO₂过程中溶液混合时必须缓慢滴加的原因是防止钛酸四丁脂水解的速度过快会生成絮凝物或沉淀．

Answer 1

分析 根据流程可知，工业上以金红石（主要成分是TiO₂）与焦炭、氯气反应生成四氯化钛及可燃性气体X，根据元素守恒可知，X为CO，TiCl₄与镁在高温条件下发生置换反应生成钛和氯化镁，
（1）反应①中的反应方程式为TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2C0，根据方程式可知氧化剂和还原剂的质量比；
（2）反应②为TiCl₄与镁在高温条件下发生置换反应生成钛和氯化镁，据此书写化学方程式；
（3）TiCI₄水解生成TiO₂ ?xH₂O，经焙烧得TiO₂，在TiCI₄水解时需要加人大量的水同时加热可以促进水解趋于完全；
（4）钛酸四丁脂〔Ti（O-C₄H₉）₄〕水解生成Ti（OH）₄和丁醇，据此书写化学方程式，制备纳米TiO₂过程中如果水解的速度过快会生成絮凝物或沉淀，则得不到纳米TiO₂．

解答 解：（1）反应①中的反应方程式为TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$TiCl₄+2C0，根据方程式可知氧化剂为氯气，还原剂为碳，它们的质量比为71×2：12×2=71：12，
故答案为：71：12；
（2）反应②为TiCl₄与镁在高温条件下发生置换反应生成钛和氯化镁，反应的化学方程式为2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti，
故答案为：2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti；
（3）TiCI₄水解生成TiO₂ ?xH₂O，经焙烧得TiO₂，在TiCI₄水解时需要加人大量的水同时加热可以促进水解趋于完全，
故答案为：促进水解趋于完全；
（4）钛酸四丁脂〔Ti（O-C₄H₉）₄〕水解生成Ti（OH）₄和丁醇，反应的化学方程式为Ti（O-C₄H₉）₄+4H₂O→Ti（OH）₄+4HO-C₄H₉，制备纳米TiO₂过程中如果水解的速度过快会生成絮凝物或沉淀，则得不到纳米TiO₂，
故答案为：Ti（O-C₄H₉）₄+4H₂O→Ti（OH）₄+4HO-C₄H₉；防止钛酸四丁脂水解的速度过快会生成絮凝物或沉淀．

点评 本题考查氧化还原反应及水解反应，为高频考点，把握发生的反应及反应中元素的化合价变化为解答的关键，答题时注意对流程的分析，本题侧重分析与应用能力的考查，题目难度中等．