Question

TiO₂在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有重要用途。

I．工業(yè)上用鈦礦石（FeTiO₃，含F(xiàn)eO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）經(jīng)過下述反應(yīng)制得：

其中，步驟②發(fā)生的反應(yīng)為：2H₂SO₄＋FeTiO₃=TiOSO₄＋FeSO₄＋2H₂O。

（1）凈化鈦礦石時，是否需要除去雜質(zhì)FeO？答：        （填“需要”或“不需要”）。

（2）凈化鈦礦石時，需用濃氫氧化鈉溶液來處理，寫出該過程中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式。

答：                                                      。

II．TiO₂可通過下述兩種方法制備金屬鈦：

“方法一”是電解TiO₂來獲得Ti（同時產(chǎn)生O₂）：將處理過的TiO₂作陰極，石墨為陽極，熔融CaCl₂為電解液，用碳塊作電解槽池。

（3）陰極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為___________________________________。

（4）電解過程中需定期向電解槽池中加入碳塊的原因是______________________。

“方法二”是先將TiO₂與Cl₂、C反應(yīng)得到TiCl₄，再用鎂還原得到Ti。因下述反應(yīng)難于發(fā)生：

TiO₂ (s)＋2Cl₂ (g)TiCl₄(l)＋O₂ (g)   ΔH=＋151 kJ·mol^－1

所以不能直接由 TiO₂ 和 Cl₂ 反應(yīng)（即氯化反應(yīng)）來制取TiCl₄。當往氯化反應(yīng)體系中加入碳后，碳與上述反應(yīng)發(fā)生耦合，使得反應(yīng)在高溫條件下能順利進行。

（5）已知：C(s)＋O₂ (g) = CO₂ (g)   ΔH=－394 kJ·mol^－1。請?zhí)羁眨?/p>

      TiO₂ (s)＋C (s)＋2Cl₂ (g) = TiCl₄ (l)＋CO₂ (g)   ΔH= ______________

（6）從化學平衡的角度解釋：往氯化反應(yīng)體系中加入碳時，氯化反應(yīng)能順利進行的原因。

答：____________________________________________。

Answer 1

（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）碳單質(zhì)會與陽極產(chǎn)生的氧氣反應(yīng)而不斷減少（2分）

（5）－243 kJ·mol^－1（2分）

（6）碳單質(zhì)與氧氣反應(yīng)減小產(chǎn)物濃度使平衡向右移動，導致反應(yīng)順利進行（2分）