鈦是繼鐵、鋁后的第三金屬,常溫下鈦的化學(xué)活性很小,僅能與氟氣、氫氟酸等幾種物質(zhì)起作用.但在較高溫度下,鈦可與多種單質(zhì)和化合物發(fā)生反應(yīng).工業(yè)上冶煉鈦主要以鈦鐵礦、金紅石(含TiO
2大于96%)等為原料生產(chǎn).
(1)由金紅石為原料采用亨特(Hunter)法生產(chǎn)鈦的流程如下:
①沸騰氯化爐中反應(yīng):TiO
2(s)+2Cl
2 (g)=TiCl
4(l)+O
2(g),在常溫下能否自發(fā)進(jìn)行(已知該反應(yīng)△H=184kJ/mol,△S=57.74J/K)
不能
不能
(選填:“能”或“不能”).
②已知:Ti(s)+2Cl
2(g)=TiCl
4(l)△H=-804.2kJ/mol;2Na(s)+Cl
2(g)=2NaCl(s)△H=-882.0kJ/mol;
Na(s)=Na(l)△H=2.6kJ/mol.
則TiCl
4(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s)△H=
-970.2
-970.2
kJ/mol
③海綿鈦破碎后用0.5%~1.5%的鹽酸洗滌,再用蒸餾水洗滌至中性,用鹽酸洗滌的目的
除去其中過量的鈉并溶解氯化鈉及鈦的低價氯化物
除去其中過量的鈉并溶解氯化鈉及鈦的低價氯化物
.
(2)科學(xué)家從電解冶煉鋁的工藝得到啟發(fā),找出了冶煉鈦的新工藝.試回答下列有關(guān)問題.
①TiO
2直接電解法(劍橋法)生產(chǎn)鈦是一種較先進(jìn)的方法,電解質(zhì)為熔融的氯化鈣,原理如右圖所示,
陰極獲得鈦可能發(fā)生的反應(yīng)或電極反應(yīng)為:
TiO2+4e-=Ti+O2-
TiO2+4e-=Ti+O2-
.
②SOM技術(shù)是一種綠色環(huán)保先進(jìn)技術(shù),陽極用金屬陶瓷,并用固體氧離子隔膜將兩極產(chǎn)物隔開,陽極通入某種還原性氣體,可防止CO、CO
2污染物產(chǎn)生,通入的氣體是
H2
H2
.
(3)海棉鈦通常需要經(jīng)過真空電弧爐里熔煉提純,也可通過碘提純法,原理為:
,下列說法正確的是
d
d
.
(a) 該反應(yīng)正反應(yīng)為的△H>0
(b) 在不同溫度區(qū)域,TiI
4的量保持不變
(c) 在提純過程中,I
2的量不斷減少
(d) 在提純過程中,I
2的作用是將粗鈦從低溫區(qū)轉(zhuǎn)移到高溫區(qū).