问题 填空题

工业上生产金属钛的方法很多。以钛铁矿(主要成分FeTiO3,钛酸亚铁)为主要原料冶炼金属钛,生产的工艺流程图如下,其中钛铁矿与浓硫酸发生反应的化学方程式为:

FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O

 

回答下列问题:

(1)钛铁矿和浓硫酸反应属于______________________ (选填“氧化还原反应”或“非氧化还原反应”)。

(2)上述生产流程中加入物质A的目的是防止Fe2被氧化,物质A是________,上述制备TiO2的过程中,所得到的副产物和可回收利用的物质分别是__________、___________。

(3)反应TiCl4+2Mg=2MgCl2+Ti在Ar气氛中进行的理由是_______________。

(4)由二氧化钛制取四氯化钛所涉及的反应有:

TiO2 (s)+ 2Cl2 (g) +2C(s) =TiCl4(g) + 2CO(g)    ΔH1 = -72 kJ•mol-1 

TiO2(s) + 2Cl2 (g) =TiCl4(g) + O2 (g)   ΔH2 =+38.8kJ•mol-1

C(s)+CO2(g)=2CO(g)   ΔH3 =+282.8kJ•mol-1

①反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)在高温下能够自发进行的原因是______________________。

②反应C(s)+O2(g)=CO2 (g)的ΔH=_______________。

(5)研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用下图所示装置获得金属钙,并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。①写出阳极所发生反应的电极反应式:________________________________。

②在制备金属钛前后,CaO的总量不变,其原因是(请结合化学用语解释)                                                                              

答案

(1)非氧化还原反应 (2分) (2)Fe (2分) 绿矾 硫酸 (各1分)

(3)防止高温下Mg(Ti)与空气中的氧气(或CO2、N2)作用) (2分)

(4)① 该反应的△S>0(熵增)(2分) ②-393.6 kJ/mol (2分,单位1分)    

(5)① 2O2- - 4e- = O2↑(同时写出C + O2 = CO2不扣分)

或 C + 2O2- - 4e- = CO2↑(2分)

②制备TiO2时,在电解槽发生如下反应:2CaO 2Ca + O2↑, 

2Ca + TiO2Ti + 2CaO,由此可见,CaO的量不变。(4分)

题目分析:

(1)该反应中未发生化合价的变化。    

(2)利用铁的还原性,防止亚铁被氧化    由流程图可知副产物有:绿矾和硫酸

(3)利用惰性气体隔绝空气,防止发生副反应。

(4)①根据ΔG=ΔH – TΔS < 0 能自发进行,则该反应的ΔS > 0。

(5)①熔融CaF2-CaO作电解质,该条件下能存在O2-

② 电解槽中发生反应:2CaO="2Ca" + O2↑,  2Ca + TiO2="Ti" + 2CaO,所以CaO的量不变。

选择题
问答题