（2011•自贡模拟）TiO2在工业生产和日常生活中有重要用途．

来源：学生作业帮编辑：拍题作业网作业帮分类：化学作业时间：2024/05/30 14:10:28

（2011•自贡模拟）TiO₂在工业生产和日常生活中有重要用途．
I．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，是否需要除去杂质FeO？答：______（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．
______；______．
II．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：将处理过的TiO₂作阴极，石墨为阳极，熔融CaO为电解液，用碳块作电解槽池．
（3）阴极反应的电极反应式为______．
“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^-1所以不能直接由TiO₂和Cl₂反应（即氯化反应）来制取TiCl₄．当往氯化反应体系中加入碳后，碳与上述反应发生耦合，使得反应在高温条件下能顺利进行．
（4）已知：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-394kJ•mol^-1．
请写出TiO₂与Cl₂、C反应制各TiCl₄的热化学方程式：______．
（5）从化学平衡的角度解释：往氯化反应体系中加入碳时，氯化反应能顺利进行的原因．

（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）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：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+C（s）=TiCl₄（l）+CO₂（g）△H=-243KJ•mol^-1；
（5）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，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．

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