Question

常溫下鈦的化學(xué)活性很小，在較高溫度下可與多種物質(zhì)反應(yīng)．
（1）工業(yè)上由金紅石（含TiO₂大于96%）為原料生產(chǎn)鈦的流程如下：

①沸騰氯化爐中發(fā)生的主要反應(yīng)為：

 

．
②已知：Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）△H=a kJ?mol^-1；2Na（s）+Cl₂（g）=2NaCl（s）△H=b kJ?mol^-1；Na（s）=Na（l）△H=c kJ?mol^-1；則：TiCl₄（l）+4Na（l）=Ti（s）+4NaCl（s）△H=

 

kJ?mol^-1．
（2）TiO₂直接電解法生產(chǎn)鈦是一種較先進的方法，電解質(zhì)為熔融的氯化鈣，原理如圖所示，二氧化鈦電極連接電源

 

極，該極電極反應(yīng)為：

 

．但此法會產(chǎn)生有毒氣體，為減少對環(huán)境的污染，在電池中加入固體氧離子隔膜（氧離子能順利通過），將兩極產(chǎn)物隔開，再將石墨改為金屬陶瓷電極，并通入一種無毒的還原性氣體，該氣體是

 

．

（3）海綿鈦可用碘提純，原理為：，下列說法正確的是

 

．
A．該反應(yīng)正反應(yīng)的△H＞0 
B．在不同溫度區(qū)域，TiI₄的量保持不變
C．在提純過程中，I₂的作用是將粗鈦從低溫區(qū)轉(zhuǎn)移到高溫區(qū) 
D．在提純過程中，I₂可循環(huán)利用．

Answer 1

考點：金屬的回收與環(huán)境、資源保護,電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式

專題：實驗設(shè)計題,元素及其化合物

分析：（1）①根據(jù)沸騰爐中流程可知反應(yīng)物為氯氣、碳和TiO₂，反應(yīng)生成TiCl₄和一氧化碳，依據(jù)在守恒配平書寫；
②將已知方程式換算成目標(biāo)方程式，焓變進行相應(yīng)的改變，結(jié)合蓋斯定律計算得到；
（2）①陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
②陰極上加入的物質(zhì)應(yīng)該具有還原性，反應(yīng)后的生成物沒有污染；
（3）A、根據(jù)反應(yīng)物和生成物的能量變化確定焓變；
B、根據(jù)溫度判斷，在不同溫度區(qū)域，TiI₄的量是否發(fā)生改變；
C、溫度不同，反應(yīng)方程式不同，產(chǎn)物不同
D、在提純過程中，根據(jù)反應(yīng)確定I₂的量是否變化．

解答： 解：（1）沸騰爐中流程可知反應(yīng)物為氯氣、碳和TiO₂，反應(yīng)生成TiCl₄和一氧化碳，
反應(yīng)的化學(xué)方程式為：TiO₂+2C+2Cl₂=TiCl₄+2CO；
故答案為：TiO₂+2C+2Cl₂=TiCl₄+2CO；
②（I） Ti（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（l）△H=a kJ/mol；
（II） 2Na（s）+Cl₂（g）=2NaCl（s）△H=bkJ/mol；
（III） Na（s）=Na（l）△H=ckJ/mol，
將方程式2（II）-（I）-4（III）得TiCl₄（l）+4Na（l）=Ti（s）+4NaCl（s），△H=2b-4c-a；
故答案為：2b-4c-a；
（2）電解時，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以二氧化鈦得電子生成鈦和氧離子，和電源負極相連；電極反應(yīng)式為TiO₂+4e-=Ti+2O^2-，陰極上加入的物質(zhì)應(yīng)該具有還原性且是氣體，反應(yīng)后的生成物沒有污染，水沒有污染，所以該氣體是氫氣，
故答案為：負；TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-；H₂；
（3）A、大多數(shù)混合反應(yīng)是放熱反應(yīng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)也是放熱反應(yīng)，則該反應(yīng)正反應(yīng)的△H＜0，故A錯誤；
B、高于400℃，鈦和氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦，在1250℃四氯化鈦分解，所以在不同溫度區(qū)域，TiI₄的量不同，故B錯誤；
C、在提純過程中，高于400℃，碘和鈦反應(yīng)生成四氯化鈦，在1250℃四氯化鈦分解生成碘和鈦，所以I₂的作用是將粗鈦從低溫區(qū)轉(zhuǎn)移到高溫區(qū)，故C正確；
D、在提純過程中，高于400℃，碘和鈦反應(yīng)生成四氯化鈦，在1250℃四氯化鈦分解生成碘和鈦，所以I₂的量不變，可以循環(huán)利用，故D正確；
故選CD．

點評：本題考查了金屬的冶煉、電極反應(yīng)式的書寫、熱化學(xué)反應(yīng)等知識點，注意焓變的有關(guān)計算、電極反應(yīng)式的書寫是高考的熱點，應(yīng)重點掌握．