Question

常温下钛的化学活性很小，在较高温度下可与多种物质反应。

（1）工业上由金红色(含TiO₂大于96%)为原料生产钛的流程如下：

② 沸腾氯化炉中发生的主要反应为_____________________；

②已知：Ti(s)+2Cl₂(g)=TiCl₄(l)△H=a kJ•mol^-1；2Na(s)+Cl₂(g)=2NaCl(s)△H=b kJ•mol^-1；Na(s)=Na(l)△H=c kJ•mol^-1；则：TiCl₄(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s)△H=_________kJ•mol^-1．

③TiCl₄遇水强烈水解，写出其水解的化学方程式____________________；

（2）TiO₂直接电解法生产钛是一种较先进的方法，电解质为熔融的氯化钙，原理如图所示，二氧化钛电极连接电源_____________极，该极电极反应为_____________________；但此法会产生有毒气体，为减少对环境的污染，在电池中加入固体氧离子隔膜(氧离子能顺利通过)，将两极产物隔开，再将石墨改为金属陶瓷电极，并通入一种无毒的还原性气体，该气体是____________；

（3）海绵钛可用碘提纯，原理为：Ti(s)+2I₂(g) TiI₄(g)，下列说法正确的是________；

A．该反应正反应的△H＞0

B．在不同温度区域，TiI₄的量保持不变

C．在提纯过程中，I₂的作用是将粗钛从低温区转移到高温区

D．在提纯过程中，I₂可循环利用

Answer

（1）①TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO ②2b-4c-a ③TiCl4+4H2O=Ti(OH)4↓+4HCl↑

（2）负 TiO2+4e-=Ti+2O2- H2 （3）CD

【解析】

试题分析：（1）沸腾炉中流程可知反应物为氯气、碳和TiO2，反应生成TiCl4和一氧化碳，反应的化学方程式为：TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO；②(I) Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)△H=a kJ/mol；(II) 2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=bkJ/mol；(III) Na(s)=Na(l)△H=ckJ/mol，将方程式2(II)-(I)-4(III)得TiCl4(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s)，△H=2b-4c-a；③TiCl4遇水强烈水解，钛离子结合氢氧根离子形成氢氧化钛出的和氯化氢，反应进行彻底，反应的化学方程式TiCl4+4H2O=Ti(OH)4↓+4HCl↑；（2）电解时，阴极上得电子发生还原反应，所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子，和电源负极相连；电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-，阴极上加入的物质应该具有还原性且是气体，反应后的生成物没有污染，水没有污染，所以该气体是氢气；（3）A．大多数混合反应是放热反应，该反应的正反应也是放热反应，则该反应正反应的△H＜0，故A错误；B．高于400℃，钛和氯气反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解，所以在不同温度区域，TiI4的量不同，故B错误；C．在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛，所以I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区，故C正确；D．在提纯过程中，高于400℃，碘和钛反应生成四氯化钛，在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛， 所以I2的量不变，可以循环利用，故D正确；故选CD。

考点：考查金属的冶炼、电极反应式的书写、热化学反应等知识点。