Question

（共12分）鈦是21世紀金屬。下面是利用鈦白粉（TiO₂）生產海綿鈦（Ti）的一種工藝流程：

已知：① Mg(s)＋Cl₂ (g)＝MgCl₂ (s)     △H＝－641 kJ·mol^－1

② Cl₂(g)＋1/2Ti (s)＝1/2TiCl₄ (l)  △H＝－385 kJ·mol^－1

（1）鈦白粉是利用TiO^2＋發生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅燒沉淀制得的。

TiO^2＋發生水解的離子方程式為                                       。

（2）反應I在800～900℃下進行，還生成一種可燃性無色氣體，該反應的化學方程式為         ；

反應II的熱化學方程式為                                               。

（3）該工藝流程中，可以循環使用的物質有        （填化學式）。

（4）在800℃～1000℃時電解TiO₂也可制得海綿鈦，裝置如右圖所示。圖中b是電源的        極，陰極的電極反應式為                                       。

 

Answer 1

【答案】

（共12分）每空2分（1）TiO^2＋＋2H₂O＝H₂TiO₃↓＋2H^＋（2分）

（2）TiO₂＋2Cl₂＋2CTiCl₄＋2CO（2分）

2Mg(s)＋TiCl₄(l)＝2MgCl₂(s)＋Ti(s)  △H＝－512 kJ·mol^－1（2分，狀態不寫0分）

（3）Mg、Cl₂（每空1分，共2分）

（4）正（2分）       TiO₂＋4e^－＝Ti＋2O^2－（2分）

【解析】

試題分析：（1）TiO^2＋發生水解生成鈦酸（H₂TiO₃）沉淀，說明水解程度很大，所以TiO^2＋發生水解的離子方程式為TiO^2＋＋2H₂O＝H₂TiO₃↓＋2H^＋。

（2）根據元素的組成可知，可燃性無色氣體應該是CO，所以該反應的化學方程式是TiO₂＋2Cl₂＋2C  TiCl₄＋2CO。根據蓋斯定律可知，（①－②）×2即得到2Mg(s)＋TiCl₄(l)＝2MgCl₂(s)＋Ti(s)，所以該反應的反應熱△H＝（－641kJ/mol＋385 kJ/mol）×2＝－512 kJ/mol。

（3）根據轉化圖可知，最后氯化鎂電解又生成鎂和氯氣，二者可以循環使用。

（4）根據裝置圖可知，氧離子向b電極移動，所以與b相連的電極是陽極，因此b是電源的正極。電解池中陰極是得到電子的，所以陰極電極反應式是TiO₂＋4e^－＝Ti＋2O^2－。

考點：考查蓋斯定律的應用、方程式的書寫、電源正負極的判斷

點評：本題難度不是很大，考查的知識點較多、綜合性較強，考查同學們新信息獲取、處理及靈活運用所學知識（化學方程式、電極反應式的書寫、蓋斯定律以及電源正負極的判斷等）進行分析問題、解決問題的能力。重點考查學生對化學知識的熟練掌握程度，以及靈活運用知識解決實際問題的能力。