Question

金屬鈦（Ti）被譽(yù)為“未來金屬”．常溫時(shí)耐酸堿腐蝕而被廣泛應(yīng)用．以含有雜質(zhì)Fe₂O₃的鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，鈦酸亞鐵）為主要原料冶煉鈦同時(shí)獲得副產(chǎn)品甲的生產(chǎn)流程如下：

回答下列問題：
（1）鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO₄，反應(yīng)中無氣體生成．副產(chǎn)品甲是

 

．寫出該物質(zhì)的一種用途：

 

．
（2）用TiCl₄制備乙：TiCl₄+（x+2）H₂O?乙?x H₂O↓+4HCl，制備時(shí)為了促進(jìn)水解趨于完全，采取的措施：

 

．
（3）用鈦鐵礦與氫氣反應(yīng)也可生產(chǎn)乙和水，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

；該反應(yīng)的還原產(chǎn)物是：

 

．
（4）已知：
①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393.5kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ?mol^-1
③TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+O₂（g）；△H=+141kJ?mol^-1
則TiO₂（S）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=

 

．
（5）此工藝需要大量濃硫酸，工業(yè)上用：2SO₂+O₂?2SO₃生產(chǎn)硫酸．一定溫度下密閉容器中，c（SO₂）始=0.4mol/L c（O₂）始=1mol/L，經(jīng)測(cè)定反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K≈19，試判斷：當(dāng)SO₂轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)，反應(yīng)

 

（填：是、否）達(dá)到平衡狀態(tài)；若未達(dá)到，向

 

（填：正、逆）方向進(jìn)行．

Answer 1

分析：（1）加入過量鐵屑后溶液中含有Fe²⁺離子，則過濾后可得FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄）；醫(yī)藥工業(yè)中用作補(bǔ)血?jiǎng)┘熬植渴諗縿��?br />（2）根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響；
（3）根據(jù)（2）依據(jù)質(zhì)量守恒可知乙為TiO₂，鈦鐵礦與氫氣反應(yīng)也可生產(chǎn)TiO₂和水，產(chǎn)物還有鐵，然后寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式；氧化劑化合價(jià)降低得到的產(chǎn)物為還原產(chǎn)物；
（4）根據(jù)蓋斯定律，由已知熱化學(xué)方程式乘以適當(dāng)?shù)南禂?shù)進(jìn)行加減，反應(yīng)熱也處于相應(yīng)的系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的加減，構(gòu)造目標(biāo)熱化學(xué)方程式，據(jù)此計(jì)算；
（5）利用三段式法根據(jù)轉(zhuǎn)化率計(jì)算此時(shí)各物質(zhì)的濃度，計(jì)算各物質(zhì)的濃度冪之積，與平衡常數(shù)相比較，如大于平衡常數(shù)，則平衡向逆向移動(dòng)，反之向正向移動(dòng)．

解答：解：（1）加入過量鐵屑后溶液中含有Fe²⁺離子，則過濾后可得FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄）；醫(yī)藥工業(yè)中用作補(bǔ)血?jiǎng)┘熬植渴諗縿��?br />故答案為：FeSO₄?7H₂O；補(bǔ)血?jiǎng)��?br />（2）為了促進(jìn)水解趨于完全，需加入大量的水，加熱，平衡正向移動(dòng)；
故答案為：需加入大量的水，加熱；
（3）鈦鐵礦與氫氣反應(yīng)也可生產(chǎn)TiO₂和水，產(chǎn)物還有鐵，該反應(yīng)的化學(xué)方程式；FeTiO₃+H₂=Fe+TiO₂+H₂O，F(xiàn)eTiO₃中鐵的化合價(jià)降低，鈦的化合價(jià)升高，所以該反應(yīng)的還原產(chǎn)物是Fe；
故答案為：FeTiO₃+H₂=Fe+TiO₂+H₂O；Fe；
（4）①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393.5kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ?mol^-1
③TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+O₂（g）；△H=+141kJ?mol^-1
由蓋斯定律可知，①×2-②+③得TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ?mol^-1；
故答案為：-80 kJ?mol^-1；  
（5）當(dāng)SO₂的轉(zhuǎn)化率為50%時(shí)；
     2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g），
起始：0.4mol/L   1mol/L    0
轉(zhuǎn)化：0.2mol/L   0.1mol/L  0.2mol/L
剩余：0.2mol/L   0.9mol/L   0.2mol/L
Q_c=

(0.2)2

(0.2)2×0.9

=

10

9

＜19，說明未達(dá)到平衡，向正方向進(jìn)行；
故答案為：否；正向．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)的制備、蓋斯定律、化學(xué)平衡方向判斷等，難度中等．