题目

题型：不详难度：来源：

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：       （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。
答：                                                     。
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（同时产生O₂）：将处理过的TiO₂作阴极，石墨为阳极，熔融CaCl₂为电解液，用碳块作电解槽池。
（3）阴极反应的电极反应式为___________________________________。
（4）电解过程中需定期向电解槽池中加入碳块的原因是______________________。
“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)  ΔH=＋151 kJ·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。
（5）已知：C(s)＋O₂ (g) = CO₂ (g)  ΔH=－394 kJ·mol^－1。请填空：
TiO₂ (s)＋C (s)＋2Cl₂ (g) = TiCl₄ (l)＋CO₂ (g)  ΔH= ______________
（6）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。
答：____________________________________________。

答案

（1）不需要（2分）
（2）Al₂O₃＋2NaOH＝2NaAlO₂＋H₂O （2分）   SiO₂＋2NaOH＝Na₂SiO₃＋H₂O （2分）
（3）TiO₂＋4e^－=Ti＋2O^2－（或Ti^4＋＋4e^－＝Ti）（3分）
（4）碳单质会与阳极产生的氧气反应而不断减少（2分）
（5）－243 kJ·mol^－1（2分）
（6）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分）

解析

略