金屬鈦被稱為“21世紀金屬”.
(1)工業(yè)上用鈦礦石(含F(xiàn)eTiO3,含F(xiàn)eO、Al2O3、SiO2等雜質)經(jīng)過以下流程制得TiO2

其中,步驟Ⅱ發(fā)生的反應為:2H2SO4+FeTiO3=TiOSO4+FeSO4+2H2O
①步驟Ⅰ中發(fā)生反應的化學方程式:______、______.
②將步驟Ⅱ所得FeSO4晶體溶于水,在酸性條件下加入H2O2溶液,可制得具有凈水作用的鐵鹽,該反應的離子方程式為______.
③在步驟Ⅲ中需要控制條件以形成TiO2?nH2O膠體,該分散質顆粒直徑大小在______范圍.
(2)可利用TiO2通過下述兩種方法制備金屬鈦:
方法一:將TiO2作陰極,石墨作陽極,熔融CaO為電解液,用碳塊作電解槽池,電解TiO2制得鈦,其陰極發(fā)生的反應:______.
方法二:通過以下反應制備金屬鈦
①TiO2(s)+2Cl2(g)數(shù)學公式TiCl4(g)+O2(g);△H=+151kJ/mol
②TiCl4+2Mg 數(shù)學公式 2MgCl2+Ti
在實際生產(chǎn)中,需在反應①過程中加入碳才能順利制得TiCl4,其原因是:______.
(3)若已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-394kJ/mol,則由固體TiO2、固體C與Cl2氣反應制取氣態(tài)TiCl4的熱化學方程式為______.

解:(1)①氧化鋁是兩性氧化物,既能和強酸反應又能和強堿反應生成鹽和水:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O,二氧化硅是酸性氧化物,能和強堿反應生成硅酸鈉和水:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,故答案為:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O;SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O;
②Fe2+在酸性條件下能被H2O2氧化成Fe3+,H2O2被還原成水:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;故答案為:2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O;
③膠體的粒子直徑大小為:1~100nm,所以步驟Ⅲ中需要控制條件以形成TiO2?nH2O膠體,該分散質顆粒直徑大小在1~100nm,故答案為:1~100nm;
(2)電解時,陰極上得電子發(fā)生還原反應,所以二氧化鈦得電子生成鈦和氧離子,電極反應式為TiO2+4e-=Ti+2O2-,故答案為:TiO2+4e-=Ti+2O2-
TiO2(s)+2Cl2(g)?TiCl4(l)+O2(g),該反應是可逆反應,碳單質與氧氣反應減小產(chǎn)物濃度使平衡向右移動,并利用反應放熱,導致反應順利進行,使生成更多TiCl4,
故答案為:碳單質與氧氣反應減小產(chǎn)物濃度使平衡向右移動,并利用反應放熱,導致反應順利進行,使生成更多TiCl4;
(3)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
分析:(1)①根據(jù)二氧化硅、氧化鋁和氫氧化鈉的性質分析;
②Fe2+在酸性條件下能被H2O2氧化成Fe3+,H2O2被還原成水;
③根據(jù)膠體的粒子直徑大小為:1~100nm;
(2)陰極上得電子反應還原反應生成金屬鈦;根據(jù)外界條件對化學平衡的影響分析;
(3)利用蓋斯定律來解答.
點評:本題考查了熱化學反應方程式、電極反應式的書寫等知識點,難度不大,注意熱化學反應方程式相加減時,反應熱應相應的加減.
練習冊系列答案
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科目:高中化學 來源: 題型:

2000年在河南發(fā)現(xiàn)世界級特大金紅石(含TiO2)礦床。鈦及其重要化合物和鈦合金,在許多領域具有廣泛、重要的應用,被稱為21世紀的金屬。試回答:
(1)鈦元素的同位素有:,則下列說法正確的是   ()。
A.據(jù)此可計算出鈦元素的相對原子質量為48
B.鈦元素的五種同位素的化學性質均不相同
C.鈦元素在元素周期表中位于第4周期
D.鈦與鐵同為第Ⅷ族元素
(2)TiO2(二氧化鈦)是高級白色顏料,它可通過下列反應制得:
第一步:FeTiO3+2H2SO4=TiOSO4+FeSO4+2H2O,此時,鈦鐵礦中的Fe2O3也與H2SO4發(fā)生反應,可加入鐵屑使其還原成Fe2+,寫出此過程發(fā)生反應的離子方程式:___________________________。
第二步:TiOSO4+2H2OTiO2?H2O+H2SO4,正反應為吸熱反應。
制二氧化鈦的關鍵是第二步的水解反應。為使第二步反應進行得更完全,可采用的措施是   ()。
A.加酸    B.加堿
C.加熱    D.加壓

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2000年,河南發(fā)現(xiàn)世界級特大金紅石(含TiO2)礦床。鈦和鈦合金及其重要化合物,在許多領域具有廣泛、重要的應用,被稱為21世紀的金屬。

(1)鈦元素的同位素有:、、、,則下列說法正確的是(    )

A.可計算出鈦元素的相對原子質量為48

B.鈦元素的五種同位素化學性質均不相同

C.鈦元素在元素周期表中位于第四周期

D.鈦與鐵(26Fe)同為第Ⅷ族元素

(2)TiO2(二氧化鈦)是高級的白色顏料,它可用下列反應制得:

第一步:FeTiO3+2H2SO4====TiOSO4+FeSO4+2H2O,此時鈦鐵礦中的Fe2O3也與H2SO4發(fā)生反應,可加入鐵屑使其還原成Fe2+,寫出此過程的離子反應方程式:____________________。

第二步:TiOSO4+2H2OTiO2·H2O+H2SO4-Q,制二氧化鈦的關鍵是第二步水解反應。為使第二步反應進行得更完全,可采用下列_______措施。

A.加酸    B.加堿      C.加熱     D.加壓

(3)最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構成的氣態(tài)團簇分子,如圖所示,則它的化學式為_________。

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(1)鈦元素的同位素有:、、,則下列說法正確的是(    )

A.可計算出鈦元素的相對原子質量為48         B.鈦元素的五種同位素化學性質均不相同

C.鈦元素在元素周期表中位于第四周期         D.鈦與鐵(26Fe)同為第Ⅷ族元素

(2)TiO2(二氧化鈦)是高級的白色顏料,它可用下列反應制得:

第一步:FeTiO3+2H2SO4====TiOSO4+FeSO4+2H2O,此時鈦鐵礦中的Fe2O3也與H2SO4發(fā)生反應,可加入鐵屑使其還原成Fe2+,寫出此過程的離子反應方程式:____________________。

第二步:TiOSO4+2H2OTiO2·H2O+H2SO4-Q,制二氧化鈦的關鍵是第二步水解反應。為使第二步反應進行得更完全,可采用下列_______措施。

A.加酸                 B.加堿                C.加熱                 D.加壓

(3)最近發(fā)現(xiàn)一種由鈦原子和碳原子構成的氣態(tài)團簇分子,如圖1-26所示,則它的化學式為_________。

圖1-26

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