钛是继铁、铝后的第三金属,常温下钛的化学活性很小,仅能与氟气、氢氟酸等几种物质起作用.但在较高温度下,钛可与多种单质和化合物发生反应.工业上冶炼钛主要以钛铁矿、金红石(含TiO2大于96%)等为原料生产.
(1)由金红石为原料采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下:

①沸腾氯化炉中反应:TiO2(s)+2Cl2 (g)=TiCl4(l)+O2(g),在常温下能否自发进行(已知该反应△H=184kJ/mol,△S=57.74J/K)
不能
不能
(选填:“能”或“不能”).
②已知:Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)△H=-804.2kJ/mol;2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-882.0kJ/mol;
Na(s)=Na(l)△H=2.6kJ/mol.
则TiCl4(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s)△H=
-970.2
-970.2
kJ/mol
③海绵钛破碎后用0.5%~1.5%的盐酸洗涤,再用蒸馏水洗涤至中性,用盐酸洗涤的目的
除去其中过量的钠并溶解氯化钠及钛的低价氯化物
除去其中过量的钠并溶解氯化钠及钛的低价氯化物

(2)科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发,找出了冶炼钛的新工艺.试回答下列有关问题.
①TiO2直接电解法(剑桥法)生产钛是一种较先进的方法,电解质为熔融的氯化钙,原理如右图所示,阴极获得钛可能发生的反应或电极反应为:
TiO2+4e-=Ti+O2-
TiO2+4e-=Ti+O2-

②SOM技术是一种绿色环保先进技术,阳极用金属陶瓷,并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开,阳极通入某种还原性气体,可防止CO、CO2污染物产生,通入的气体是
H2
H2

(3)海棉钛通常需要经过真空电弧炉里熔炼提纯,也可通过碘提纯法,原理为:,下列说法正确的是
d
d

(a) 该反应正反应为的△H>0
(b) 在不同温度区域,TiI4的量保持不变
(c) 在提纯过程中,I2的量不断减少
(d) 在提纯过程中,I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区.

能源的开发、利用与人类社会的可持续发展息息相关,充分利用好能源是摆在人类面前的重大课题。

Ⅰ.已知:①Fe2O3(s)+3C(石墨)=2Fe(s)+3CO(g) ΔH=a kJ·mol1

②CO(g)+l/2O2(g)=CO2(g)        ΔH=b kJ·mol1

③C(石墨)+O2(g)=CO2(g)         ΔH=c kJ·mol1

则反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的焓变ΔH=        kJ·mol1

Ⅱ.依据原电池的构成原理,下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是     (填序号)。

A.C(s)+CO2(g)=2CO(g) ΔH>0  B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)  ΔH<0

C.2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)        ΔH>0  D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)  ΔH<0

若以稀硫酸为电解质溶液,则该原电池的正极反应式为                         

Ⅲ.氢气作为一种绿色能源,对于人类的生存与发展具有十分重要的意义。

(1)实验测得,在通常情况下,1 g H2完全燃烧生成液态水,放出142.9 kJ热量。则H2燃烧的热化学方程式为                                           

(2)用氢气合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)       ΔH=-92.4 kJ·mol1

①一定条件下,下列叙述可以说明该反应已达平衡状态的是       

A.υ(N2)=υ(NH3)

B.各物质的物质的量相等

C.混合气体的物质的量不再变化

D.混合气体的密度不再变化

②下图表示合成氨反应达到平衡后,每次只改变温度、压强、催化剂中的某一条件,反应速率υ与时间t的关系。其中表示平衡混合物中的NH3的含量最高的一段时间是        。图中t3时改变的条件可能是        

③温度为T℃时,将4a mol H2和2a mol N2放入0.5 L密闭容器中,充分反应后测得N2的转化率为50%,则反应的平衡常数为                

 

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