Question

在普通的纤维面料中加入一层“纳米Ti0₂”可生产自洁面料．工业上用钛铁矿（主要成分为FeTi0₃，含Fe₂0₃、Fe0、Si0₂等杂质）制取纳米级Ti0₂的简要流程如下：

（1）上述流程中分离出残渣的操作名称是

 

．
（2）试剂b的化学式是

 

，加入过量该试剂的目的是

 

．
（3）③中加热的目的是

 

（用化学用语结合必要的文字进行说明）．
（4）如下图所示，以熔融Ca0为电解液，电解Ti0₂可获得Ti．电解时阳极的电极反应式是

 

．
（5）已知：25℃、101kPa时，C（s）+O₂（g）═CO₂（g）△H₁=-393.5kJ/mol
                         2CO（g）+O₂（g）═2CO₂（g）△H₂=-566kJ/mol
                TiO₂（s）+2Cl₂（g）═TiCl₄（1）+O₂（g）△H₃=+140kJ/mol
则TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）═TiCl₄（1）+2CO（g）的△H=

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,热化学方程式

专题：

分析：钛铁矿主要成分为FeTi0₃，含Fe₂0₃、Fe0、Si0₂等杂质，由于Si0₂与酸不反应，可先加入稀硫酸，充分反应后过滤，然后在滤液中加入过量铁粉，过滤后将滤液进行结晶操作，分离可得到绿矾，将含有TiO²⁺的溶液进行加热，促进TiO²⁺的水解生成H₂Ti0₃，焙烧可生成Ti0₂，
（1）可用过滤的方法从溶液中分离出残渣；
（2）溶液中含有Fe³⁺，加入b生成绿矾，说明b具有还原性，注意不能引入新杂质；
（3）TiO²⁺的水解生成H₂Ti0₃，加热有利于水解；
（4）阳极生成二氧化碳气体，O^2-被氧化；
（5）先根据反应物和生成物书写化学方程式，根据盖斯定律计算反应的焓变．

解答： 解：钛铁矿主要成分为FeTi0₃，含Fe₂0₃、Fe0、Si0₂等杂质，由于Si0₂与酸不反应，可先加入稀硫酸，充分反应后过滤，然后在滤液中加入过量铁粉，过滤后将滤液进行结晶操作，分离可得到绿矾，将含有TiO²⁺的溶液进行加热，促进TiO²⁺的水解生成H₂Ti0₃，焙烧可生成Ti0₂，
（1）可用过滤的方法从溶液中分离出残渣，故答案为：过滤；
（2）溶液中含有Fe³⁺，加入b生成绿矾，说明b具有还原性，注意不能引入新杂质，可用铁粉，故答案为：Fe；将Fe³⁺完全还原为Fe²⁺；
（3）TiO²⁺的水解生成H₂Ti0₃，发生TiO²⁺+2H₂O?H₂Ti0₃+2H⁺，加热有利于水解，故答案为：TiO²⁺+2H₂O?H₂Ti0₃+2H⁺，加热可促进该反应正向进行；
（4）阳极生成二氧化碳气体，O^2-被氧化，电极方程式为C+2O^2--4e^-=C0₂↑或2O^2--4e^-=0₂↑，故答案为：C+2O^2--4e^-=C0₂↑或2O^2--4e^-=0₂↑；
（5）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=+140kJ?mol^-1
TiO₂和焦炭、氯气反应生成TiCl₄和CO气体的化学方程式为：2C+TiO₂+2Cl₂═TiCl₄+2CO，
由盖斯定律可知2×①-②+③得到2C+TiO₂+2Cl₂═TiCl₄+2CO，其△H=2×（-393.5kJ?mol^-1）+566kJ?mol^-1+140kJ?mol^-1=-81kJ?mol^-1，
故答案为：-81kJ?mol^-1．

点评：本题考查学生对工艺流程理解、阅读题目获取信息能力、化学平衡的移动原理、氧化还原反应及方程式的书写等，为高频考点，难度中等，理解工艺流程是关键，需要学生具有阅读题目获取信息能力和灵活运用基础知识分析问题、解决问题能力．