Question

TiO₂在工業生產和日常生活中有重要用途。
I．工業上用鈦礦石（FeTiO₃，含FeO、Al₂O₃、SiO₂等雜質）經過下述反應制得：

其中，步驟②發生的反應為：2H₂SO₄＋FeTiO₃=TiOSO₄＋FeSO₄＋2H₂O。
（1）凈化鈦礦石時，是否需要除去雜質FeO？答：       （填“需要”或“不需要”）。
（2）凈化鈦礦石時，需用濃氫氧化鈉溶液來處理，寫出該過程中發生反應的化學方程式。
答：                                                     。
II．TiO₂可通過下述兩種方法制備金屬鈦：
“方法一”是電解TiO₂來獲得Ti（同時產生O₂）：將處理過的TiO₂作陰極，石墨為陽極，熔融CaCl₂為電解液，用碳塊作電解槽池。
（3）陰極反應的電極反應式為___________________________________。
（4）電解過程中需定期向電解槽池中加入碳塊的原因是______________________。
“方法二”是先將TiO₂與Cl₂、C反應得到TiCl₄，再用鎂還原得到Ti。因下述反應難于發生：
TiO₂ (s)＋2Cl₂ (g)TiCl₄(l)＋O₂ (g)  ΔH=＋151 kJ·mol^－1
所以不能直接由TiO₂ 和Cl₂反應（即氯化反應）來制取TiCl₄。當往氯化反應體系中加入碳后，碳與上述反應發生耦合，使得反應在高溫條件下能順利進行。
（5）已知：C(s)＋O₂ (g) = CO₂ (g)  ΔH=－394 kJ·mol^－1。請填空：
TiO₂ (s)＋C (s)＋2Cl₂ (g) = TiCl₄ (l)＋CO₂ (g)  ΔH= ______________
（6）從化學平衡的角度解釋：往氯化反應體系中加入碳時，氯化反應能順利進行的原因。
答：____________________________________________。

Answer 1

（1）不需要（2分）
（2）Al₂O₃＋2NaOH＝2NaAlO₂＋H₂O （2分）   SiO₂＋2NaOH＝Na₂SiO₃＋H₂O （2分）
（3）TiO₂＋4e^－=Ti＋2O^2－（或Ti^4＋＋4e^－＝Ti）（3分）
（4）碳單質會與陽極產生的氧氣反應而不斷減少（2分）
（5）－243 kJ·mol^－1（2分）
（6）碳單質與氧氣反應減小產物濃度使平衡向右移動，導致反應順利進行（2分）

略