Question

常溫下鈦的化學活性很小，在較高溫度下可與多種物質反應。

（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)生的主要反應為：                             。

② 已知：Ti(s) +2Cl₂(g)＝TiCl₄(l)  ΔH＝a kJ·mol^－1；

2Na(s) +Cl₂(g)＝2NaCl(s)  ΔH＝b kJ·mol^－1；

Na(s)＝Na(l)  ΔH＝c kJ·mol^－1；

則：TiCl₄(l) +4Na(l)＝Ti(s) +4NaCl(s)  ΔH＝         kJ·mol^－1。

（2）TiO₂直接電解法生產(chǎn)鈦是一種較先進的方法，電解質為熔融的氯化鈣，原理如下圖所示，二氧化鈦電極連接電源        極，該極電極反應為：              

                    。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．該反應正反應的ΔH＞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)轉移到高溫區(qū)

D．在提純過程中，I₂ 可循環(huán)利用

Answer 1

【知識點】蓋斯定律的應用  電解原理F4   F5  

【答案解析】(每空2分，本題共12分)

（1）①TiO₂+2C+2Cl₂ TiCl₄+2CO（高溫或900℃要注明）；   ②2b-4c-a；

（2）負；  TiO₂ +4e^－＝Ti + O^2－（或：Ca²⁺+2e^－＝Ca；2Ca+TiO₂＝2CaO +Ti）； H₂

（3）C D（只選對1個給1分，錯選0分）

  解析：：（1）根據(jù)流程可知沸騰爐中反應物為氯氣、碳和TiO₂，反應生成TiCl₄和一氧化碳，反應的化學方程式為：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；
（2）電解時，陰極上得電子發(fā)生還原反應，所以二氧化鈦得電子生成鈦和氧離子，和電源負極相連；電極反應式為TiO₂+4e-=Ti+2O^2-，陰極上加入的物質應該具有還原性且是氣體，反應后的生成物沒有污染，水沒有污染，所以該氣體是氫氣；
（3）A、大多數(shù)化合反應是放熱反應，該反應的正反應也是放熱反應，則該反應正反應的△H＜0，故A錯誤；
B、高于400℃，鈦和氯氣反應生成四氯化鈦，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．

【思路點撥】本題考查電極反應式的書寫、熱化學反應等知識點，重視利用蓋斯定律進行有關計算。