Question

（2013?潍坊模拟）TiO₂在工业生产和日常生活中有生果用途．
（1）工业上用钛矿石（FeTiO₃，含FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质）经过下述反应制得：

其中，步骤②发生的反应为：2H₂SO₄+FeTiO₃═TiOSO₄+FeSO₄+2H₂O．
①净化钛矿石时，是否需要除云杂质FeO？答：

不需要

（填“需要”或“不需要”）．
②净化钛矿石时，需用浓氢氧化钠溶液来处理．写出该过程中发生反应的化学方程式：

Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O

．
（2）TiO₂可通过下述两种方法制备金属钛；
方法一是电解TiO₂来获得Ti（同时产生O^2-）：将处理过的TiO₂作阴极，石墨为阳极，熔融CaCl₂为电解液，用炭块作电解槽池．
（3）阴极反应的电极反应式为

TiO₂+4e^-=Ti+2O²

．
（4）电解过程中需定期向电解槽池中加入炭块的原因是

碳单质会与阳极产生的氧气反应而不断减少

．
方法二是先将TiO₂与Cl₂、C反应得到TiCl₄，再用镁还原得到Ti．因下述反应难于发生：
TiO₂（s）+2Cl₂?（g）?TiCl₄（l）+O₂（g）△H=151kJ/mol
所以不能直接由TiO₂与Cl₂反应（即氯化反应）来制取TiO₄．当往氯化反应体系中加入炭块后，炭块与上述反应发生耦合，使得反应在高温条件下能顺利进行．
（5）已知：C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H=-394kJ/mol．请填空：
TiO₂（s）+C（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（l）+CO₂（g）△H=

-243KJ?mol^-1

．
（6）从化学平衡的角度秋：往氯化反应体系中加入炭块时，氯化反应能顺利进行的原因是

碳单质与氧气反应减小产物浓度，使平衡向右移动，导致反应顺利进行；碳与氧气反应放热，相当于升高温度，平衡向着右移动

．

Answer 1

分析：（1）根据氧化亚铁和硫酸的性质分析；
（2）根据二氧化硅、氧化铝和氢氧化钠的性质分析；
（3）阴极上得电子反应还原反应生成金属钛；
（4）根据电解槽的阳极产生氧气进行分析；
（5）将方程式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与Cl₂、C反应制各TiCl₄的热化学方程式；
（6）根据外界条件对化学平衡的影响分析．

解答：解：（1）氧化亚铁和硫酸反应生成硫酸亚铁，所以净化钛矿石时，不需要除去杂质FeO，
故答案为：不需要；
（2）氧化铝是两性氧化物，既能和强酸反应又能和强碱反应生成盐和水Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，
二氧化硅是酸性氧化物，能和强碱反应生成硅酸钠和水SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，
故答案为：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O；
（3）电解时，阴极上得电子发生还原反应，所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子，电极反应式为TiO₂+4e-=Ti+2O^2-．
故答案为：TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-；
（4）由于电解过程中，电解槽的阳极产生氧气，碳单质会与阳极产生的氧气反应而不断减少，所以电解过程中需定期向电解槽池中加入炭块，
故答案为：碳单质会与阳极产生的氧气反应而不断减少；
（5）将方程式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，
故答案为：-243KJ?mol^-1；
（6）TiO₂（s）+2Cl₂（g）?TiCl₄（l）+O₂（g），该反应是可逆反应，碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动，且反应中有热量放出，温度升高，导致反应顺利进行，
故答案为：碳单质与氧气反应减小产物浓度，使平衡向右移动，导致反应顺利进行；碳与氧气反应放热，相当于升高温度，平衡向着右移动．

点评：本题考查了热化学反应方程式、电极反应式的书写等知识点，难度不大，充分考查了学生的分析、理解能力，注意热化学反应方程式相加减时，反应热应相应的加减．