四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成为是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：回答下列问题：往①中加入铁屑至浸出液显紫

Question

四氯化钛(TiCl₄)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成为是FeTiO₃)制备TiCl₄等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：

往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：

2Fe^3＋＋Fe=3Fe^2＋

2TiO^2＋(无色)＋Fe＋4H^＋=2Ti^3＋(紫色) ＋Fe^2＋＋2H₂O

Ti^3＋(紫色)＋Fe^3＋＋H₂O=TiO^2＋(无色)＋Fe^2＋＋2H^＋

加入铁屑的作用是                                                               。

（2）在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO₂·nH₂O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在                  范围。

（3）若把③中制得的固体TiO₂·nH₂O用酸清洗除去其中的Fe(OH)₃杂质，还可以制得钛白粉。已知25 ℃时，K_sp[Fe(OH)₃]＝2.79×10^－39，该温度下反应Fe(OH)₃＋3H^＋Fe^3＋＋3H₂O的平衡常数K＝         。

（4）已知：TiO₂(s)＋2Cl₂(g)=TiCl₄(l)＋O₂(g)   ΔH＝＋140 kJ·mol^－1

2C(s)＋O₂(g)=2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol^－1

写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应生成TiCl₄和CO气体的热化学方程式：                                                       。

（5）上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是          (只要求写出一项)。

（6）依据下表信息，要精制含少量SiCl₄杂质的TiCl₄的，可采用         方法。

	TiCl4	SiCl4
熔点/℃	－25.0	－68.8
沸点/℃	136.4	57.6

 

 

Answer 1

(12分，每空2分）　（1）使Fe^3＋还原为Fe^2＋；生成Ti^3＋，保护Fe^2＋不被氧化

（2）10^－9m～10^－7m(其他合理答案也可)   （3）2.79×10³

（4）TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)＝TiCl₄(l)＋2CO(g)　ΔH＝－81 kJ·mol^－1

（5）产生三废(其他合理答案也可)   （6）蒸馏(或分馏，或精馏)