Question

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，装置如右上图所示。

图中b是电源的    极，阴极的电极反应式为                                。

Answer

（1）2Cl2+2C+TiO2 = TiCl4+2CO

（2）2Mg(s)＋TiCl4 (l)＝Ti (s) ＋ 2MgCl2 (s) △H＝-512 kJ·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：（1）反应Ⅰ是氯气和钛白粉、焦炭反应生成钛和一种可燃性无色气体，依据原子守恒可知气体为一氧化碳，反应的化学方程式为：2Cl2+2C+TiO2 = TiCl4+2CO；

（2）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

根据盖斯定律①×2-②×2，得2Mg(s)＋TiCl4 (l)＝Ti (s) ＋ 2MgCl2 (s) △H＝-512 kJ·mol－1；

（3）反应Ⅱ充入氩气作保护气，防止金属被氧化；

（4）电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应，导致氧气等气体的出现，所以电极反应式为： 2O2-=O2↑+4e-，则b是电源的正极，电解池的阴极发生得电子的还原反应，是二氧化钛电极本身得电子的过程，即TiO2 + 4e- = Ti + 2O2-。

考点：热化学方程式，电解池