Question

（2012?武漢模擬）21世紀(jì)是鈦的世紀(jì)．如下圖是利用鈦白粉（TiO₂）生產(chǎn)海綿鈦（Ti）的一種工藝流程：

已知：①Mg（s）+Cl₂（g）═MgCl₂（s）；△H=-641kJ/mol
②Cl₂（g）+

1

2

Ti（s）═

1

2

TiCl₄（l）；△H=-385kJ/mol
（1）鈦自粉是利用TiO²⁺發(fā)生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅燒沉淀制得的．TiO²⁺發(fā)生水解的離子方程式為

TiO²⁺+2H₂O═H₂TiO₃↓+2H⁺

；
（2）反應(yīng)Ⅰ在800～900℃下進行，還生成一種可燃性無色氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2Cl₂+TiO₂+2C

高溫  .

TiCl₄+2CO

；
（3）反應(yīng)Ⅱ的熱化學(xué)方程式為

2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol

；
（4）該工藝流程中，可以循環(huán)使用的物質(zhì)有

Mg、Cl₂

；
（5）在800～1000℃時電解TiO₂也可制得海綿鈦，裝置如右圖所示．圖中b是電源的

正

極，陰極的電極反應(yīng)式為

TiO₂+4e^-→Ti+2O^2-

．

Answer 1

分析：（1）已知TiO²⁺發(fā)生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，根據(jù)元素守恒寫出反應(yīng)的離子方程式；
（2）由工藝流程圖及題中信息可知反應(yīng)物為氯氣、二氧化鈦和焦炭，生成物為四氯化鈦和一種可燃性氣體，根據(jù)反應(yīng)前后元素種類不變，可知此可燃性氣體是由碳元素和氧元素組成的一氧化碳，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式即可；
（3）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算得到所需熱化學(xué)方程式；
（4）根據(jù)利用鈦白粉生產(chǎn)海綿鈦的一種工藝流程圖，分析可循環(huán)利用的物質(zhì)；
（5）電解池的陽極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)；電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；電解TiO₂也可制得海綿鈦，變化是二氧化鈦在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答：解：（1）已知TiO²⁺發(fā)生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀和氫離子，其離子方程式為：TiO²⁺+2H₂O═H₂TiO₃↓+2H⁺，
故答案為：TiO²⁺+2H₂O═H₂TiO₃↓+2H⁺；
（2）反應(yīng)Ⅰ、由工藝流程圖及題中信息可知反應(yīng)物為氯氣、二氧化鈦和焦炭，生成物為四氯化鈦和一種可燃性氣體，根據(jù)反應(yīng)前后元素種類不變，可知此可燃性氣體是由碳元素和氧元素組成的一氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cl₂+TiO₂+2C

高溫  .

TiCl₄+2CO；
故答為：2Cl₂+TiO₂+2C

高溫  .

TiCl₄+2CO；
（3）①Mg（s）+Cl₂（g）═MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Cl₂（g）+

1

2

Ti（s）═

1

2

TiCl₄（l）△H=-385kJ?mol^-1
由蓋斯定律①×2-②×2，得到熱化學(xué)方程式為：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol，
故答案為：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol；
（4）由工藝流程圖可知生成物中的鎂和氯氣可循環(huán)使用，
故答案為：Mg、Cl₂；
（5）電解池的陽極是氧離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，導(dǎo)致氧氣等氣體的出現(xiàn)，所以電極反應(yīng)式為：2O^2-→O₂↑+4e^-，電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，是二氧化鈦電極本身得電子的過程，即TiO₂+4e^-→Ti+2O^2-；電解池中，電解質(zhì)里的陰離子O^2-、Cl^-均移向陽極，
故答案為：正；TiO₂+4e^-→Ti+2O^2-．

點評：本題屬于信息給予題，涉及了熱化學(xué)方程式的書寫方法和蓋斯定律的計算應(yīng)用，電解池電極判斷和電極反應(yīng)書寫，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．