Question

钛被称为继铁、铝之后第三金属。钛白(TiO₂)是目前最好的白色颜料；将钛白加工成粒径为10 nm—150 nm的粒子，便得对紫外线散射率很高的介质，常用于制作防晒剂。制备TiO₂和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿储量居世界首位。含有Fe₂O₃的钛铁矿(主要成分为FeTiO₃)制取TiO₂的流程如下：

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

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

步骤②冷却的目的是______________________________。

(3)上述制备TiO₂的过程中，可以利用的副产物是__________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入__________处理。

(4)由金红石(TiO₂)制取单质Ti，涉及到的步骤为

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

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

反应TiCl₄+2Mg2MgCl₂+Ti在Ar气氛中进行的理由是________________。

Answer 1

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

(2)Fe可将Fe³⁺还原为Fe²⁺ 

2Fe³⁺+Fe3Fe²⁺

②后过滤，得到了FeSO₄·7H₂O晶体，可见冷却的目的就是为了析出FeSO₄·7H₂O晶体。

(3)副产物是FeSO₄·7H₂O晶体。

废液显酸性，应加廉价碱、碱性氧化物或弱酸盐中和其酸性。

(4)③+①×2-②得要求“ΔH”的反应，故

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

Ar隔绝空气，可以防止Ti、Mg被氧化。

答案：(1)4  IVB  (2)将Fe³⁺还原为Fe²⁺  析出(或分离、或得到)FeSO₄·7H₂O

(3)FeSO₄·7H₂O  石灰(或碳酸钙、废碱)

(4)-90 kJ·mol^-1  防止高温下Mg(Ti)与空气中的O₂(或CO₂、N₂)作用