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( 12分)鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬,鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結構材料,主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè),下列是有關鈦的冶煉及應用的問題。

(1)金屬鈦冶煉過程中其中一步反應是將原料金紅石轉化:TiO2(金紅石)+2C+2Cl2  TiCl4+2CO

已知:C(S)+O2(g)=CO2(g)         H=-393.5 kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  H=-566 kJ·mol-1

TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g)  H=+141 kJ·mol-1

則TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的H=                      ,

(2)鈉熱還原法是冶煉金屬鈦的方法之一,主要反應原理為:4Na+TiCl   4NaCl+Ti,該反應不能在水溶液中進行,一是因為TiCl4會強烈水解生成TiO2,另一原因                                                              (用適當化學方程式輔以必要的文字說明)。

(3)鎂還原法也是冶煉金屬鈦的常用方法,其主要反應原理如下:

         MgCl2  Mg+Cl2               TiCl4+2Mg  2MgCl2+Ti

從海水中提取MgCl2時,先在海水中加入熟石灰,沉淀出Mg(OH)2,寫出Mg(OH)2溶度積表達式:                           

可加入適當過量的熟石灰,從Mg(OH)2溶解平衡角度解釋其原因               

(4)TiCl4與LiOH在水溶液中一定條件下可反應生成Li4Ti5O12(鈦酸鋰),Li4Ti5O12可與LiMn2O4(錳酸鋰)等正極材料組成理離子二次電池,工作時Li+ 在電池內定向移動,其電池反應為:,使用時先充電,寫出其充電式的陽極反應           ,放電時Li+的移動方向           。

 

【答案】

( 12分,每空2分)(1)-80kJ/mol

(2)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,金屬鈉與水劇烈反應,不會置換出鈦

(3);氫氧根離子濃度增大,使氫氧化鎂的溶解平衡左移,有利于氫氧化鎂的析出

  (4)3LiMn2O4-3e=3Li++ 6MnO2  從負極(Li7Ti5O12)  移向正極(MnO2

【解析】(1)考查蓋斯定律的應用。設已知的3個反應依次為①②③,則①×2-②+③即得到TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g),所以其反應熱H=(-393.5×2+566+141)kJ·mol-1=-80.0 kJ·mol-1。

(2)鈉屬于活潑性金屬,極易和水反應生成氫氣,方程式為2Na+2H2O=2NaOH+H2↑。

(3)在一定條件下,當沉淀溶解達到平衡時生成物濃度的冪之積即為溶度積常數,所以Mg(OH)2溶度積表達式。加入適當過量的熟石灰后,增大量溶液中的氫氧根離子濃度,使溶解平衡向逆反應方向移動,從而有沉淀析出。

(4) 充電時陽極失去電子,根據總反應式可看出錳的化合價升高,所以陽極的電極反應式為3LiMn2O4-3e=3Li++ 6MnO2。放電相當于原電池,陽離子向正極移動。

 

練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:

( 12分)鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬,鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結構材料,主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè),下列是有關鈦的冶煉及應用的問題。

(1)金屬鈦冶煉過程中其中一步反應是將原料金紅石轉化:TiO2(金紅石)+2C+2Cl2  TiCl4+2CO

已知:C(S)+O2(g)=CO2(g)         H=-393.5 kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  H=-566 kJ·mol-1

TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g)  H=+141 kJ·mol-1

則TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的H=                     ,

(2)鈉熱還原法是冶煉金屬鈦的方法之一,主要反應原理為:4Na+TiCl   4NaCl+Ti,該反應不能在水溶液中進行,一是因為TiCl4會強烈水解生成TiO2,另一原因                                                             (用適當化學方程式輔以必要的文字說明)。

(3)鎂還原法也是冶煉金屬鈦的常用方法,其主要反應原理如下:

        MgCl2  Mg+Cl2              TiCl4+2Mg  2MgCl2+Ti

從海水中提取MgCl2時,先在海水中加入熟石灰,沉淀出Mg(OH)2,寫出Mg(OH)2溶度積表達式:                          

可加入適當過量的熟石灰,從Mg(OH)2溶解平衡角度解釋其原因               

(4)TiCl4與LiOH在水溶液中一定條件下可反應生成Li4Ti5O12(鈦酸鋰),Li4Ti5O12可與LiMn2O4(錳酸鋰)等正極材料組成理離子二次電池,工作時Li+ 在電池內定向移動,其電池反應為:,使用時先充電,寫出其充電式的陽極反應           ,放電時Li+的移動方向          。

 

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科目:高中化學 來源: 題型:

( 12分)鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬,鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結構材料,主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè),下列是有關鈦的冶煉及應用的問題。

(1)金屬鈦冶煉過程中其中一步反應是將原料金紅石轉化:TiO2(金紅石)+2C+2Cl2  TiCl4+2CO

已知:C(S)+O2(g)=CO2(g)         H=-393.5 kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  H=-566 kJ·mol-1

TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g)  H=+141 kJ·mol-1

則TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的H=                     ,

(2)鈉熱還原法是冶煉金屬鈦的方法之一,主要反應原理為:4Na+TiCl   4NaCl+Ti,該反應不能在水溶液中進行,一是因為TiCl4會強烈水解生成TiO2,另一原因                                                             (用適當化學方程式輔以必要的文字說明)。

(3)鎂還原法也是冶煉金屬鈦的常用方法,其主要反應原理如下:

        MgCl2  Mg+Cl2              TiCl4+2Mg  2MgCl2+Ti

從海水中提取MgCl2時,先在海水中加入熟石灰,沉淀出Mg(OH)2,寫出Mg(OH)2溶度積表達式:                          

可加入適當過量的熟石灰,從Mg(OH)2溶解平衡角度解釋其原因               

(4)TiCl4與LiOH在水溶液中一定條件下可反應生成Li4Ti5O12(鈦酸鋰),Li4Ti5O12可與LiMn2O4(錳酸鋰)等正極材料組成理離子二次電池,工作時Li+ 在電池內定向移動,其電池反應為:,使用時先充電,寫出其充電式的陽極反應           ,放電時Li+的移動方向          。

 

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科目:高中化學 來源:2012屆山東省鄄城職業(yè)高中高三3月月考理綜部分(帶解析) 題型:填空題

( 12分)鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬,鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結構材料,主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè),下列是有關鈦的冶煉及應用的問題。
(1)金屬鈦冶煉過程中其中一步反應是將原料金紅石轉化:TiO2(金紅石)+2C+2Cl2 TiCl4+2CO
已知:C(S)+O2(g)=CO2(g)        H=-393.5 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=-566 kJ·mol-1
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) H=+141 kJ·mol-1
則TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的H=                     ,
(2)鈉熱還原法是冶煉金屬鈦的方法之一,主要反應原理為:4Na+TiCl   4NaCl+Ti,該反應不能在水溶液中進行,一是因為TiCl4會強烈水解生成TiO2,另一原因                                                             (用適當化學方程式輔以必要的文字說明)。
(3)鎂還原法也是冶煉金屬鈦的常用方法,其主要反應原理如下:
MgCl2 Mg+Cl2               TiCl4+2Mg  2MgCl2+Ti
從海水中提取MgCl2時,先在海水中加入熟石灰,沉淀出Mg(OH)2,寫出Mg(OH)2溶度積表達式:                          
可加入適當過量的熟石灰,從Mg(OH)2溶解平衡角度解釋其原因               
(4)TiCl4與LiOH在水溶液中一定條件下可反應生成Li4Ti5O12(鈦酸鋰),Li4Ti5O12可與LiMn2O4(錳酸鋰)等正極材料組成理離子二次電池,工作時Li+ 在電池內定向移動,其電池反應為:,使用時先充電,寫出其充電式的陽極反應          ,放電時Li+的移動方向          。

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科目:高中化學 來源:2011-2012學年山東省高三第四次診斷考試理科綜合試卷(化學部分) 題型:填空題

( 12分)鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬,鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結構材料,主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè),下列是有關鈦的冶煉及應用的問題。

(1)金屬鈦冶煉過程中其中一步反應是將原料金紅石轉化:TiO2(金紅石)+2C+2Cl2  TiCl4+2CO

已知:C(S)+O2(g)=CO2(g)         H=-393.5 kJ·mol-1

2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)  H=-566 kJ·mol-1

TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g)  H=+141 kJ·mol-1

則TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的H=                     

(2)鈉熱還原法是冶煉金屬鈦的方法之一,主要反應原理為:4Na+TiCl   4NaCl+Ti,該反應不能在水溶液中進行,一是因為TiCl4會強烈水解生成TiO2,另一原因                                                              (用適當化學方程式輔以必要的文字說明)。

(3)鎂還原法也是冶煉金屬鈦的常用方法,其主要反應原理如下:

         MgCl2  Mg+Cl2               TiCl4+2Mg  2MgCl2+Ti

從海水中提取MgCl2時,先在海水中加入熟石灰,沉淀出Mg(OH)2,寫出Mg(OH)2溶度積表達式:                           

可加入適當過量的熟石灰,從Mg(OH)2溶解平衡角度解釋其原因               

(4)TiCl4與LiOH在水溶液中一定條件下可反應生成Li4Ti5O12(鈦酸鋰),Li4Ti5O12可與LiMn2O4(錳酸鋰)等正極材料組成理離子二次電池,工作時Li+ 在電池內定向移動,其電池反應為:,使用時先充電,寫出其充電式的陽極反應           ,放電時Li+的移動方向           。

 

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