(2012?房山區(qū)一模)金屬鈦被稱為“21世紀(jì)金屬”.
(1)工業(yè)上用鈦礦石(含F(xiàn)eTiO
3,含F(xiàn)eO、Al
2O
3、SiO
2等雜質(zhì))經(jīng)過以下流程制得TiO
2:
其中,步驟Ⅱ發(fā)生的反應(yīng)為:2H
2SO
4+FeTiO
3=TiOSO
4+FeSO
4+2H
2O
①步驟Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
、
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
.
②將步驟Ⅱ所得FeSO
4晶體溶于水,在酸性條件下加入H
2O
2溶液,可制得具有凈水作用的鐵鹽,該反應(yīng)的離子方程式為
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
.
③在步驟Ⅲ中需要控制條件以形成TiO
2?nH
2O膠體,該分散質(zhì)顆粒直徑大小在
1~100nm
1~100nm
范圍.
(2)可利用TiO
2通過下述兩種方法制備金屬鈦:
方法一:將TiO
2作陰極,石墨作陽極,熔融CaO為電解液,用碳塊作電解槽池,電解TiO
2制得鈦,其陰極發(fā)生的反應(yīng):
TiO2+4e-=Ti+2O2-
TiO2+4e-=Ti+2O2-
.
方法二:通過以下反應(yīng)制備金屬鈦
①TiO
2(s)+2Cl
2(g)
TiCl
4(g)+O
2(g);△H=+151kJ/mol
②TiCl
4+2Mg
2MgCl
2+Ti
在實際生產(chǎn)中,需在反應(yīng)①過程中加入碳才能順利制得TiCl
4,其原因是:
碳單質(zhì)與氧氣反應(yīng)減小產(chǎn)物濃度使平衡向右移動,并利用反應(yīng)放熱,導(dǎo)致反應(yīng)順利進(jìn)行,使生成更多TiCl4;
碳單質(zhì)與氧氣反應(yīng)減小產(chǎn)物濃度使平衡向右移動,并利用反應(yīng)放熱,導(dǎo)致反應(yīng)順利進(jìn)行,使生成更多TiCl4;
.
(3)若已知:C(s)+O
2(g)=CO
2(g)△H=-394kJ/mol,則由固體TiO
2、固體C與Cl
2氣反應(yīng)制取氣態(tài)TiCl
4的熱化學(xué)方程式為
TiO2(s)+2Cl2(g)+C(s)=TiCl4(l)+CO2(g)△H=-243KJ?mol-1;
TiO2(s)+2Cl2(g)+C(s)=TiCl4(l)+CO2(g)△H=-243KJ?mol-1;
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