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工业上冶炼钛主要以钛铁矿、金红石(含TiO2大于96%)等为原料生产.(1)由金红石为原料采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下:①沸腾氯化炉中反应的化学方程式为:②已知:Ti(s
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工业上冶炼钛主要以钛铁矿、金红石(含TiO2大于96%)等为原料生产.
(1)由金红石为原料采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下:
①沸腾氯化炉中反应的化学方程式为:______
②已知:Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)△H=-804.2kJ/mol;
2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-882.0kJ/mol
Na(s)=Na(l)△H=2.6kJ/mol
请写出用液态钠与四氯化钛置换出钛的热化学方程式______
③海绵钛破碎后用0.5%~1.5%的盐酸洗涤,再用蒸馏水洗涤至中性,用盐酸洗涤的目的是______.
(2)科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发,找出了冶炼钛的新工艺.试回答下列有关问题.
①TiO2直接电解法(剑桥法)生产钛是一种较先进的方法,电解质为熔融的氯化钙,原理如图所示,在阴极,被还原的Ca进一步还原TiO2获得钛,则在阴极所发生的反应为:______.
②SOM技术是一种绿色环保先进技术,阳极用金属陶瓷,并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开,只允许氧离子通过,在电解过程中阳极通入某种还原性气体,可防止CO、CO2污染物产生,通入的气体若是H2,则阳极电解反应式为______.
(1)由金红石为原料采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下:
①沸腾氯化炉中反应的化学方程式为:______
②已知:Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)△H=-804.2kJ/mol;
2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-882.0kJ/mol
Na(s)=Na(l)△H=2.6kJ/mol
请写出用液态钠与四氯化钛置换出钛的热化学方程式______
③海绵钛破碎后用0.5%~1.5%的盐酸洗涤,再用蒸馏水洗涤至中性,用盐酸洗涤的目的是______.
(2)科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发,找出了冶炼钛的新工艺.试回答下列有关问题.
①TiO2直接电解法(剑桥法)生产钛是一种较先进的方法,电解质为熔融的氯化钙,原理如图所示,在阴极,被还原的Ca进一步还原TiO2获得钛,则在阴极所发生的反应为:______.
②SOM技术是一种绿色环保先进技术,阳极用金属陶瓷,并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开,只允许氧离子通过,在电解过程中阳极通入某种还原性气体,可防止CO、CO2污染物产生,通入的气体若是H2,则阳极电解反应式为______.
▼优质解答
答案和解析
(1)①沸腾炉中的反应物有TiO2、2Cl2、2C反应会生成TiCl4和2CO,即发生化学反应:TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO,故答案为:TiO2+2Cl2+2C=TiCl4+2CO;
②(I) Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)△H=-804.2 kJ/mol;
(II) 2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-882.0kJ/mol;
(III) Na(s)=Na(l)△H=2.6kJ/mol,
将方程式2(II)-(I)-(III)得TiCl4(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s),
△H=2×(-882.0kJ/mol)-(-804.2kJ/mol)-2.6kJ/mol=-970.2kJ/mol
故答案为:4Na(l)+TiCl4(l)=4NaCl(s)+Ti(s)△H=-970.2kJ/mol;
③海绵钛中含有钠、氯化钠和钛的低价氯化物,盐酸能和钠反应,且能溶解氯化钠及钛的低价氯化物,从而得到较纯的钛,
故答案为:除去其中的过量的钠并溶解氯化钠及钛的低价氯化物;
(2)①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2Ca2++4e-+TiO2=2CaO+Ti,故答案为:2Ca2++4e-+TiO2=2CaO+Ti;
②电解过程中阳极通入还原性气体氢气,发生失电子的还原反应,即:H2+O2--2e-=H2O,故答案为:H2+O2--2e-=H2O.
②(I) Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)△H=-804.2 kJ/mol;
(II) 2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-882.0kJ/mol;
(III) Na(s)=Na(l)△H=2.6kJ/mol,
将方程式2(II)-(I)-(III)得TiCl4(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s),
△H=2×(-882.0kJ/mol)-(-804.2kJ/mol)-2.6kJ/mol=-970.2kJ/mol
故答案为:4Na(l)+TiCl4(l)=4NaCl(s)+Ti(s)△H=-970.2kJ/mol;
③海绵钛中含有钠、氯化钠和钛的低价氯化物,盐酸能和钠反应,且能溶解氯化钠及钛的低价氯化物,从而得到较纯的钛,
故答案为:除去其中的过量的钠并溶解氯化钠及钛的低价氯化物;
(2)①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2Ca2++4e-+TiO2=2CaO+Ti,故答案为:2Ca2++4e-+TiO2=2CaO+Ti;
②电解过程中阳极通入还原性气体氢气,发生失电子的还原反应,即:H2+O2--2e-=H2O,故答案为:H2+O2--2e-=H2O.
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