题目内容
【题目】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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(1)钛白粉是利用TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀,再煅烧沉淀制得的。TiO2+发生水解的离子方程式为 ;
(2)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: ;
(3)反应Ⅱ的热化学方程式为 ;
(4)该工艺流程中,可以循环使用的物质有 ;
(5)在800 ~1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如右图所示。图中b是电源的 极,阴极的电极反应式为 。
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【答案】(1)TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+;
(2)2Cl2+TiO2+2C
TiCl4+2CO;
(3)2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol;
(4)Mg、Cl2;
(5)正;TiO2+4e-→Ti+2O2-。
【解析】
试题分析:(1)已知TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀和氢离子,其离子方程式为:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+,故答案为:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+;
(2)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:2Cl2+TiO2+2C
TiCl4+2CO;故答案为:2Cl2+TiO2+2C
TiCl4+2CO;
(3)①Mg(s)+Cl2(g)═MgCl2(s)△H=-641kJmol-1,②Cl2(g)+
Ti(s)═
TiCl4(l)△H=-385kJmol-1,由盖斯定律①×2-②×2,得到热化学方程式为:2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol,故答案为:2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol;
(4)由工艺流程图可知生成物中的镁和氯气可循环使用,故答案为:Mg、Cl2;
(5)电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应,导致氧气等气体的出现,所以电极反应式为:2O2-→O2↑+4e-,电解池的阴极发生得电子的还原反应,是二氧化钛电极本身得电子的过程,即TiO2+4e-→Ti+2O2-;电解池中,电解质里的阴离子O2-、Cl-均移向阳极,故答案为:正;TiO2+4e-→Ti+2O2-。