Question

常溫下鈦的化學活性很小，在較高溫度下可與多種物質反應。
（1）工業上由金紅石（含TiO₂大于96％）為原料生產鈦的流程如下：

① 沸騰氯化爐中發生的主要反應為：                            。
②已知：Ti(s) +2Cl₂(g)＝TiCl₄(l) ΔH＝a kJ·mol^－1；
2Na(s) +Cl₂(g)＝2NaCl(s) ΔH＝b kJ·mol^－1；
Na(s)＝Na(l) ΔH＝c kJ·mol^－1；
則TiCl₄(l) +4Na(l)＝Ti(s) +4NaCl(s) ΔH＝     kJ·mol^－1。
③ TiCl₄遇水強烈水解，寫出其水解的化學方程式                        。
（2）TiO₂直接電解法生產鈦是一種較先進的方法，電解質為熔融的氯化鈣，原理如圖所示，二氧化鈦電極連接電 極，該極電極反應為：                   。但此法會產生有毒氣體，為減少對環境的污染，在電池中加入固體氧離子隔膜（氧離子能順利通過），將兩極產物隔開，再將石墨改為金屬陶瓷電極，并通入一種還原性氣體，該氣體是               。

（3）海綿鈦可用碘提純，原理為：，下列說法正確的是    。

A．該反應正反應的ΔH＞0

B．在不同溫度區域，TiI4的量保持不變

C．在提純過程中，I2 的作用是將粗鈦從低溫區轉移到高溫區

D．在提純過程中，I2 可循環利用

Answer 1

（1）①TiO₂+2C+2Cl₂＝TiCl₄+2CO（高溫或900℃要注明）；②2b-4c-a；
③TiCl₄ + 4H₂O＝Ti(OH)₄↓+ 4HCl↑
（2）負  TiO₂ +4e^－＝Ti + O^2－（或：Ca²⁺+2e^－＝Ca；2Ca+TiO₂＝2CaO +Ti） H₂
（3）C D（只選對1個給1分，錯選0分）

試題分析：化學反應原理的基本內容。
（1）①根據圖中箭頭指向判斷反應物和生成物，利用氧化還原反應配平方程式；②把三個方程式2②-4③-①即可以得到；
（2）該電解池是用二氧化鈦生產金屬鈦的工藝，電解時鈦元素由+4變為0價，得到電子，為陰極，連接電源的負極，還可以根據O^2-聚集判斷；但此法會有石墨失去電子產生CO，改用金屬陶瓷電極需加入還原性氣體提供電子，故通入H₂；
（3）A、根據反應方程式判斷低溫正向進行高溫逆向進行，故正向為放熱反應，ΔH＜0，錯誤；B、溫度不同，平衡發生移動，TiI₄的量隨著發生變化，錯誤；C、低溫碘單質與鈦反應生成氣態TiI₄，高溫下分解得到金屬鈦和碘單質，所以說I₂ 的作用是將粗鈦從低溫區轉移到高溫區，在該過程中I₂ 可循環利用正確，故C、D都正確。