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21世纪是钛的世纪.下面是利用钛白粉(TiO2)生产海绵钛(Ti)的一种工艺流程:

已知:
①Mg(s)+Cl2(g)═MgCl2(s)△H=-641kJ?mol-1
②Cl2(g)+
1
2
Ti(s)═
1
2
TiCl4(l)△H=-385kJ?mol-1
(1)反应Ⅰ在800~900℃下进行,还生成一种可燃性无色气体,该反应的化学方程式为
TiO2+2Cl2+2C
 800-900°C 
.
 
TiCl4+2CO
TiO2+2Cl2+2C
 800-900°C 
.
 
TiCl4+2CO

(2)反应Ⅱ的热化学方程式为
2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol
2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol

(3)反应Ⅱ中充入气体Ar的原因是
做保护气,防止金属被氧化
做保护气,防止金属被氧化

(4)在800℃~1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如上右图所示.图中b是电源的
极,阴极的电极反应式为
TiO2+4e-═Ti+2O2-
TiO2+4e-═Ti+2O2-
分析:(1)反应Ⅰ是氯气和钛白粉、焦炭反应生成钛和一种可燃性无色气体,依据原子守恒可知气体为一氧化碳;
(2)依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式;
(3)反应Ⅱ充入氩气是保护生成的钛不被氧化起到保护气的主要作用;
(4)电解池的阳极发生失电子的氧化反应;电解池的阴极发生得电子的还原反应;电解TiO2也可制得海绵钛,变化是二氧化钛在阴极得到电子发生还原反应.
解答:解:(1)反应Ⅰ是氯气和钛白粉、焦炭反应生成钛和一种可燃性无色气体,依据原子守恒可知气体为一氧化碳,反应的化学方程式为:TiO2+2Cl2+2C
 800-900°C 
.
 
TiCl4+2CO,
故答案为:TiO2+2Cl2+2C
 800-900°C 
.
 
TiCl4+2CO;
(2)①Mg(s)+Cl2(g)═MgCl2(s)△H=-641kJ?mol-1
②Cl2(g)+
1
2
Ti(s)═
1
2
TiCl4(l)△H=-385kJ?mol-1
由盖斯定律①×2-②×2,得到热化学方程式为:2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol,
故答案为:2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol;
(3)反应Ⅱ充入氩气是保护生成的钛不被氧化起到保护气的主要作用,
故答案为:做保护气,防止金属被氧化;
(4)电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应,导致氧气等气体的出现,所以电极反应式为:2O2-→O2↑+4e-,电解池的阴极发生得电子的还原反应,是二氧化钛电极本身得电子的过程,即TiO2+4e-→Ti+2O2-;电解池中,电解质里的阴离子O2-、Cl-均移向阳极,
故答案为:正;TiO2+4e-→Ti+2O2-
点评:本题考查了热化学方程式的书写方法和盖斯定律的计算应用,电解池电极判断和电极反应书写,掌握基础是关键,题目难度中等.
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相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

(2012?武汉模拟)21世纪是钛的世纪.如下图是利用钛白粉(TiO2)生产海绵钛(Ti)的一种工艺流程:

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)钛自粉是利用TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀,再煅烧沉淀制得的.TiO2+发生水解的离子方程式为
TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+
TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+

(2)反应Ⅰ在800~900℃下进行,还生成一种可燃性无色气体,该反应的化学方程式为:
2Cl2+TiO2+2C
 高温 
.
 
TiCl4+2CO
2Cl2+TiO2+2C
 高温 
.
 
TiCl4+2CO

(3)反应Ⅱ的热化学方程式为
2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol
2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol

(4)该工艺流程中,可以循环使用的物质有
Mg、Cl2
Mg、Cl2

(5)在800~1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如右图所示.图中b是电源的
极,阴极的电极反应式为
TiO2+4e-→Ti+2O2-
TiO2+4e-→Ti+2O2-

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科目:高中化学 来源:2013届天津市十二校高三第二次模拟联考化学试卷(带解析) 题型:填空题

钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,也有人说21世纪是钛的世纪。钛在地壳中的含量并不少,但钛的冶炼技术还未获得突破,目前钛只用于尖端领域。
如下图所示,将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可大大提高资源利用率,减少环境污染。

请填写下列空白:
(1)用惰性电极电解2 L食盐水时,总反应的离子方程式_______________________________,当阴极上产生224 mL气体(标准状况)时,所得溶液的pH=             (假设电解前后溶液体积不变,食盐水足量)。
(2)写出高温下钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式                             。(提示:FeTiO3中Ti为+4价)
(3)反应2Mg+TiCl42MgCl4+Ti在Ar气氛中进行的理由是____________________。
(4)二甲醚是一种重要的清洁燃料,可以通过甲醇分子间脱水制得:
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=" -23.5" kJ/mol
T1 ℃时,在恒容密闭容器中建立上述平衡,体系中各组分浓度随时间变化如下图所示。

①T1 ℃时,该反应的平衡常数为     
②相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)="0.4" mol/L、c(H2O)="0.6" mol/L、(CH3OCH3)="1.2" mol/L,此时正、逆反应速率的大小:v   v逆(填“>”、“<”或“=”)。
(5)在上述产业链中,合成192吨甲醇理论上需额外补充H2__________吨 (不考虑生产过程中物质的任何损失)。

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科目:高中化学 来源:2012-2013学年天津市十二校高三第二次模拟联考化学试卷(解析版) 题型:填空题

钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属,也有人说21世纪是钛的世纪。钛在地壳中的含量并不少,但钛的冶炼技术还未获得突破,目前钛只用于尖端领域。

如下图所示,将钛厂、氯碱厂和甲醇厂组成产业链可大大提高资源利用率,减少环境污染。

请填写下列空白:

(1)用惰性电极电解2 L食盐水时,总反应的离子方程式_______________________________,当阴极上产生224 mL气体(标准状况)时,所得溶液的pH=             (假设电解前后溶液体积不变,食盐水足量)。

(2)写出高温下钛铁矿经氯化得到四氯化钛的化学方程式                             。(提示:FeTiO3中Ti为+4价)

(3)反应2Mg+TiCl42MgCl4+Ti在Ar气氛中进行的理由是____________________。

(4)二甲醚是一种重要的清洁燃料,可以通过甲醇分子间脱水制得:

2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) ΔH=" -23.5" kJ/mol

T1 ℃时,在恒容密闭容器中建立上述平衡,体系中各组分浓度随时间变化如下图所示。

①T1 ℃时,该反应的平衡常数为     

②相同条件下,若改变起始浓度,某时刻各组分浓度依次为c(CH3OH)="0.4" mol/L、c(H2O)="0.6" mol/L、(CH3OCH3)="1.2" mol/L,此时正、逆反应速率的大小:v   v逆(填“>”、“<”或“=”)。

(5)在上述产业链中,合成192吨甲醇理论上需额外补充H2__________吨 (不考虑生产过程中物质的任何损失)。

 

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科目:高中化学 来源: 题型:

(12分)21世纪是钛的世纪。下面是利用钛白粉(TiO2)生产海绵钛(Ti)的一种工艺流程:

 


已知:

① Mg(s)+Cl2 (g)=MgCl2 (s)   △H=-641 kJ·mol-1

② Cl2(g)+1/2Ti (s)=1/2TiCl4 (l)  △H=-385 kJ·mol-1

(1)钛白粉是利用TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀,再煅烧沉淀制得的。TiO2+发生

水解的离子方程式为                                                  。

(2)反应Ⅰ在800~900℃下进行,还生成一种可燃性无色气体,该反应的化学方程式

为                                             ;反应Ⅱ的热化学方程式为                                          。

(3)该工艺流程中,可以循环使用的物质有             。

(4)在800℃~1000℃时电解TiO2也可制得海绵钛,装置如右

图所示。图中b是电源的        极,阴极的电极反应式为                                              。

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