Question

鈦被稱為繼鐵、鋁之后第三金屬。鈦白(TiO₂)是目前最好的白色顏料；將鈦白加工成粒徑為10 nm—150 nm的粒子，便得對紫外線散射率很高的介質，常用于制作防曬劑。制備TiO₂和Ti的原料是鈦鐵礦，我國的鈦鐵礦儲量居世界首位。含有Fe₂O₃的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO₃)制取TiO₂的流程如下：

(1)Ti的原子序數為22，Ti位于元素周期表中第_________周期，第_________族。

(2)步驟①加Fe的目的是___________________________；

步驟②冷卻的目的是______________________________。

(3)上述制備TiO₂的過程中，可以利用的副產物是__________；考慮成本和廢物綜合利用因素，廢液中應加入__________處理。

(4)由金紅石(TiO₂)制取單質Ti，涉及到的步驟為

TiO₂→TiCl₄Ti

已知：①C(s)+O₂(g)CO₂(g);ΔH=-393.5 KJ·mol^-1

②2CO(g)+O₂(g)2CO₂(g);ΔH=-566 KJ·mol^-1

③TiO₂(s)+2Cl₂(g)TiCl₄(s)+O₂(g);ΔH=+141 KJ·mol^-1

則TiO₂(g)+2Cl₂(g)+2C(s)TiCl₄(s)+2CO(g)的ΔH=________________。

反應TiCl₄+2Mg2MgCl₂+Ti在Ar氣氛中進行的理由是________________。

Answer 1

解析：(1)前3周期只有18種元素，Ti是第4周期的第4個元素，即位于IVB族。

(2)Fe可將Fe³⁺還原為Fe²⁺ 

2Fe³⁺+Fe3Fe²⁺

②后過濾，得到了FeSO₄·7H₂O晶體，可見冷卻的目的就是為了析出FeSO₄·7H₂O晶體。

(3)副產物是FeSO₄·7H₂O晶體。

廢液顯酸性，應加廉價堿、堿性氧化物或弱酸鹽中和其酸性。

(4)③+①×2-②得要求“ΔH”的反應，故

ΔH=141kJ·mol^-1+(-393.5 kJ·mol^-1)×2 -(-556 kJ·mol^-1)=-90kJ·mol^-1

Ar隔絕空氣，可以防止Ti、Mg被氧化。

答案：(1)4  IVB  (2)將Fe³⁺還原為Fe²⁺  析出(或分離、或得到)FeSO₄·7H₂O

(3)FeSO₄·7H₂O  石灰(或碳酸鈣、廢堿)

(4)-90 kJ·mol^-1  防止高溫下Mg(Ti)與空氣中的O₂(或CO₂、N₂)作用