Question

（2011?自貢模擬）TiO₂在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有重要用途．
I．工業(yè)上用鈦礦石（FeTiO₃，含F(xiàn)eO、Al₂O₃、SiO₂等雜質(zhì)）經(jīng)過下述反應(yīng)制得：

其中，步驟②發(fā)生的反應(yīng)為：2H₂SO₄+FeTiO₃=TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O．
（1）凈化鈦礦石時，是否需要除去雜質(zhì)FeO？答：

不需要

（填“需要”或“不需要”）．
（2）凈化鈦礦石時，需用濃氫氧化鈉溶液來處理，寫出該過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式．

Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O

；

SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O

．
II．TiO₂可通過下述兩種方法制備金屬鈦：
“方法一”是電解TiO₂來獲得Ti：將處理過的TiO₂作陰極，石墨為陽極，熔融CaO為電解液，用碳塊作電解槽池．
（3）陰極反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-

．
“方法二”是先將TiO₂與Cl₂、C反應(yīng)得到TiCl₄，再用鎂還原得到Ti．因下述反應(yīng)難于發(fā)生：
TiO₂（s）+2Cl₂（g）?TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+151kJ?mol^-1所以不能直接由TiO₂和Cl₂反應(yīng)（即氯化反應(yīng)）來制取TiCl₄．當(dāng)往氯化反應(yīng)體系中加入碳后，碳與上述反應(yīng)發(fā)生耦合，使得反應(yīng)在高溫條件下能順利進行．
（4）已知：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-394kJ?mol^-1．
請寫出TiO₂與Cl₂、C反應(yīng)制各TiCl₄的熱化學(xué)方程式：

TiO₂（s）+2Cl₂（g）+C（s）=TiCl₄（l）+CO₂（g）；△H=-243KJ?mol^-1

．
（5）從化學(xué)平衡的角度解釋：往氯化反應(yīng)體系中加入碳時，氯化反應(yīng)能順利進行的原因．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)氧化亞鐵和硫酸的性質(zhì)分析；
（2）根據(jù)二氧化硅、氧化鋁和氫氧化鈉的性質(zhì)分析；
（3）陰極上得電子反應(yīng)還原反應(yīng)生成金屬鈦；
（4）將方程式TiO₂（s）+2Cl₂（g）?TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+151kJ?mol^-1和C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-394kJ?mol^-1相加，得出TiO₂與Cl₂、C反應(yīng)制各TiCl₄的熱化學(xué)方程式；
（5）根據(jù)外界條件對化學(xué)平衡的影響分析．

解答：解：（1）氧化亞鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，所以凈化鈦礦石時，不需要除去雜質(zhì)FeO，故答案為：不需要；
（2）氧化鋁是兩性氧化物，既能和強酸反應(yīng)又能和強堿反應(yīng)生成鹽和水Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，
二氧化硅是酸性氧化物，能和強堿反應(yīng)生成硅酸鈉和水SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，
故答案為：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O；
（3）電解時，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以二氧化鈦得電子生成鈦和氧離子，電極反應(yīng)式為TiO₂+4e-=Ti+2O^2-．
故答案為：TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-；
（4）將方程式TiO₂（s）+2Cl₂（g）?TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+151kJ?mol^-1和C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-394kJ?mol^-1相加，
得方程式：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+C（s）=TiCl₄（l）+CO₂（g）△H=+151kJ?mol^-1-394kJ?mol^-1=-243KJ?mol^-1，
故答案為：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+C（s）=TiCl₄（l）+CO₂（g）△H=-243KJ?mol^-1；
（5）TiO₂（s）+2Cl₂（g）?TiCl₄（l）+O₂（g），該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，碳單質(zhì)與氧氣反應(yīng)減小產(chǎn)物濃度使平衡向右移動，導(dǎo)致反應(yīng)順利進行，
故答案為：碳單質(zhì)與氧氣反應(yīng)減小產(chǎn)物濃度，使平衡向右移動，導(dǎo)致反應(yīng)順利進行．

點評：本題考查了熱化學(xué)反應(yīng)方程式、電極反應(yīng)式的書寫等知識點，難度不大，注意熱化學(xué)反應(yīng)方程式相加減時，反應(yīng)熱應(yīng)相應(yīng)的加減．