Question

（2011?自貢模擬）TiO₂在工業(yè)生產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）經過下述反應制得：

其中，步驟②發(fā)生的反應為：2H₂SO₄+FeTiO₃=TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O．
（1）凈化鈦礦石時，是否需要除去雜質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)生反應的化學方程式．

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）陰極反應的電極反應式為

TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-

．
“方法二”是先將TiO₂與Cl₂、C反應得到TiCl₄，再用鎂還原得到Ti．因下述反應難于發(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（即氯化反應）來制取TiCl₄．當往氯化反應體系中加入碳后，碳與上述反應發(fā)生耦合，使得反應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反應制各TiCl₄的熱化學方程式：

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

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

Answer 1

分析：（1）根據(jù)氧化亞鐵和硫酸的性質分析；
（2）根據(jù)二氧化硅、氧化鋁和氫氧化鈉的性質分析；
（3）陰極上得電子反應還原反應生成金屬鈦；
（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反應制各TiCl₄的熱化學方程式；
（5）根據(jù)外界條件對化學平衡的影響分析．

解答：解：（1）氧化亞鐵和硫酸反應生成硫酸亞鐵，所以凈化鈦礦石時，不需要除去雜質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；
（3）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+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），該反應是可逆反應，碳單質與氧氣反應減小產物濃度使平衡向右移動，導致反應順利進行，
故答案為：碳單質與氧氣反應減小產物濃度，使平衡向右移動，導致反應順利進行．

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．