题目内容
(15分)21世纪是钛的世纪。下面是利用钛白粉(TiO2)生产海绵钛(Ti)的一种工艺流程:
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已知:
① Mg(s)+Cl2 (g)=MgCl2 (s) △H=-641 kJ·mol-1
② Cl2(g)+1/2Ti (s)=1/2TiCl4 (l) △H=-385 kJ·mol-1
(1)反应Ⅰ在800~900℃下进行,还生成一种可燃性无色气体,该反应的化学方程式为 。
(2)反应Ⅱ的热化学方程式为 。
(3)反应Ⅱ中充入气体Ar的原因是 。
(4)在800℃~1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如图所示。图中b是电源的 极,阴极的电极反应式为 。
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(15分) (每空3分)
(1)TiO2+2Cl2+2C
TiCl4+2CO;
(2)2Mg(s)+TiCl4(l)=2MgCl2(s)+Ti(s) △H=-512kJ·mol-1
(3)作保护气,防止金属被氧化 (4)正 TiO2 +4e-=Ti+2O2-
【解析】
试题分析:反应I、由工艺流程图及题中信息可知反应物为氯气、二氧化钛和焦炭,生成物为四氯化钛和一种可燃性气体,根据反应前后元素种类不变,可知此可燃性气体是由碳元素和氧元素组成的一氧化碳,反应的化学方程式为:TiO2+2Cl2+2C
TiCl4+2CO;
(2) 反应 II、镁与四氯化钛在氩气氛围中高温下生成金属钛与氯化镁,根据盖斯定律,①×2-②×2得-641 kJ·mol-1×2+385 kJ·mol-1×2=-512kJ·mol-1,反应的热化学方程式是2Mg(s)+TiCl4(l)=2MgCl2(s)+Ti(s) △H=-512kJ·mol-1
(3)Ar性质稳定,在高温下与镁不反应,反应Ⅱ中充入气体Ar的原因是作保护气,防止金属被氧化;
(4)在800℃~1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛,二氧化钛得电子,作阴极,与电源负极相连,则图中b是电源的正极,阴极的电极反应式为TiO2 +4e-=Ti+2O2- 。
考点:考查钛生产的工艺流程,盖斯定律的应用,电解等知识。