Question

(15分)21世纪是钛的世纪。下面是利用钛白粉(TiO₂)生产海绵钛(Ti)的一种工艺流程：

已知：

① Mg(s)＋Cl₂ (g)＝MgCl₂ (s)   △H＝－641 kJ·mol^－1

② Cl₂(g)＋1/2Ti (s)＝1/2TiCl₄ (l)  △H＝－385 kJ·mol^－1

（1）反应Ⅰ在800～900℃下进行，还生成一种可燃性无色气体，该反应的化学方程式为                  。

（2）反应Ⅱ的热化学方程式为                           。

（3）反应Ⅱ中充入气体Ar的原因是                    。

（4）在800℃～1000℃时电解TiO₂也可制得海绵钛，装置如图所示。图中b是电源的     极，阴极的电极反应式为                      。

Answer

（15分） （每空3分）

（1）TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO；

（2）2Mg(s)+TiCl4(l)=2MgCl2(s)+Ti(s) △H=-512kJ·mol-1

（3）作保护气，防止金属被氧化 （4）正 TiO2 +4e－=Ti+2O2－

【解析】

试题分析：反应I、由工艺流程图及题中信息可知反应物为氯气、二氧化钛和焦炭，生成物为四氯化钛和一种可燃性气体，根据反应前后元素种类不变，可知此可燃性气体是由碳元素和氧元素组成的一氧化碳，反应的化学方程式为：TiO2+2Cl2+2CTiCl4+2CO；

（2） 反应 II、镁与四氯化钛在氩气氛围中高温下生成金属钛与氯化镁，根据盖斯定律，①×2-②×2得－641 kJ·mol－1×2+385 kJ·mol－1×2=-512kJ·mol-1，反应的热化学方程式是2Mg(s)+TiCl4(l)=2MgCl2(s)+Ti(s) △H=-512kJ·mol-1

（3）Ar性质稳定，在高温下与镁不反应，反应Ⅱ中充入气体Ar的原因是作保护气，防止金属被氧化；

（4）在800℃～1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛，二氧化钛得电子，作阴极，与电源负极相连，则图中b是电源的正极，阴极的电极反应式为TiO2 +4e－=Ti+2O2－ 。

考点：考查钛生产的工艺流程，盖斯定律的应用，电解等知识。