Question

四氯化鈦(TiCl₄)是制取航天航空工業(yè)材料——鈦合金的重要原料。由鈦鐵礦(主要成分是FeTiO₃)制備TiCl₄等產(chǎn)品的一種工藝流程示意如下：

回答下列問題：

(1)往①中加入鐵屑至浸出液顯紫色，此時(shí)溶液仍呈強(qiáng)酸性。該過程中有如下反應(yīng)發(fā)生：

2Fe^3＋＋Fe===3Fe^2＋

2TiO^2＋(無色)＋Fe＋4H^＋===2Ti^3＋(紫色)＋Fe^2＋＋2H₂O

Ti^3＋(紫色)＋Fe^3＋＋H₂O===TiO^2＋(無色)＋Fe^2＋＋2H^＋

加入鐵屑的作用是_________________________________________________。

(2)在②→③工藝過程中需要控制條件以形成TiO₂·nH₂O溶膠，該溶膠的分散質(zhì)顆粒直徑大小在________范圍。

(3)若把③中制得的固體TiO₂·nH₂O用酸清洗除去其中的Fe(OH)₃雜質(zhì)，還可制得鈦白粉。已知25 ℃時(shí)，K_sp[Fe(OH)₃]＝2.79×10^－39，該溫度下反應(yīng)Fe(OH)₃＋3H^＋Fe^3＋＋3H₂O的平衡常數(shù)K＝________。

(4)已知：TiO₂(s)＋2Cl₂(g)===TiCl₄(l)＋O₂(g)

ΔH＝＋140 kJ·mol^－1

2C(s)＋O₂(g)===2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol^－1

寫出④中TiO₂和焦炭、氯氣反應(yīng)生成液態(tài)TiCl₄和CO氣體的熱化學(xué)方程式：_________________________________________________________________。

(5)上述工藝具有成本低、可用低品位礦物為原料等優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)綠色化學(xué)理念，該工藝流程中存在的不足之處是________(只要求寫出一項(xiàng))。 (6)依據(jù)下表信息，要精制含少量SiCl₄雜質(zhì)的TiCl₄，可采用________方法。

	TiCl4	SiCl4
熔點(diǎn)/℃	－25.0	－68.8
沸點(diǎn)/℃	136.4	57.6

Answer 1

解析　(1)由題目所給的反應(yīng)可以看出加入鐵屑使溶液中的Fe^3＋轉(zhuǎn)化為Fe^2＋，保護(hù)TiO^2＋不被Fe^3＋氧化。

(3)由K_sp[Fe(OH)₃]＝2.79×10^－39可得c(Fe^3＋)·c³(OH^－)＝2.79×10^－39

K＝＝＝

＝＝2.79×10³。

(4)利用蓋斯定律：兩個(gè)熱化學(xué)方程式相加即得所要的熱化學(xué)方程式TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)===TiCl₄(l)＋2CO(g)　ΔH＝－81 kJ·mol^－1。

(5)由工業(yè)流程圖可以得出該生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了工業(yè)三廢。

(6)TiCl₄與SiCl₄的沸點(diǎn)差異很大，所以采用蒸餾的方法進(jìn)行分離。答案　(1)使Fe^3＋還原為Fe^2＋；保護(hù)TiO^2＋不被Fe^3＋氧化　(2)10^－9 m～10^－7 m(或其他合理答案)　(3)2.79×10³　(4)TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)===TiCl₄(l)＋2CO(g)　ΔH＝－81 kJ·mol^－1。　(5)產(chǎn)生三廢(或其他合理答案)　(6)蒸餾(或分餾或精餾)