Question

金属钛（Ti）被誉为“未来金属”．常温时耐酸碱腐蚀而被广泛应用．以含有杂质Fe₂O₃的钛铁矿（主要成分FeTiO₃，钛酸亚铁）为主要原料冶炼钛同时获得副产品甲的生产流程如下：

回答下列问题：
（1）钛铁矿和浓硫酸反应的产物之一是TiOSO₄，反应中无气体生成．副产品甲是

 

．写出该物质的一种用途：

 

．
（2）用TiCl₄制备乙：TiCl₄+（x+2）H₂O?乙?x H₂O↓+4HCl，制备时为了促进水解趋于完全，采取的措施：

 

．
（3）用钛铁矿与氢气反应也可生产乙和水，写出该反应的化学方程式：

 

；该反应的还原产物是：

 

．
（4）已知：
①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393.5kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ?mol^-1
③TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+O₂（g）；△H=+141kJ?mol^-1
则TiO₂（S）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=

 

．
（5）此工艺需要大量浓硫酸，工业上用：2SO₂+O₂?2SO₃生产硫酸．一定温度下密闭容器中，c（SO₂）始=0.4mol/L c（O₂）始=1mol/L，经测定反应在该温度下的平衡常数K≈19，试判断：当SO₂转化率为50%时，反应

 

（填：是、否）达到平衡状态；若未达到，向

 

（填：正、逆）方向进行．

Answer 1

分析：（1）加入过量铁屑后溶液中含有Fe²⁺离子，则过滤后可得FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄）；医药工业中用作补血剂及局部收敛剂；
（2）根据外界条件对化学平衡的影响；
（3）根据（2）依据质量守恒可知乙为TiO₂，钛铁矿与氢气反应也可生产TiO₂和水，产物还有铁，然后写出该反应的化学方程式；氧化剂化合价降低得到的产物为还原产物；
（4）根据盖斯定律，由已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减，反应热也处于相应的系数进行相应的加减，构造目标热化学方程式，据此计算；
（5）利用三段式法根据转化率计算此时各物质的浓度，计算各物质的浓度幂之积，与平衡常数相比较，如大于平衡常数，则平衡向逆向移动，反之向正向移动．

解答：解：（1）加入过量铁屑后溶液中含有Fe²⁺离子，则过滤后可得FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄）；医药工业中用作补血剂及局部收敛剂；
故答案为：FeSO₄?7H₂O；补血剂；
（2）为了促进水解趋于完全，需加入大量的水，加热，平衡正向移动；
故答案为：需加入大量的水，加热；
（3）钛铁矿与氢气反应也可生产TiO₂和水，产物还有铁，该反应的化学方程式；FeTiO₃+H₂=Fe+TiO₂+H₂O，FeTiO₃中铁的化合价降低，钛的化合价升高，所以该反应的还原产物是Fe；
故答案为：FeTiO₃+H₂=Fe+TiO₂+H₂O；Fe；
（4）①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393.5kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ?mol^-1
③TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+O₂（g）；△H=+141kJ?mol^-1
由盖斯定律可知，①×2-②+③得TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ?mol^-1；
故答案为：-80 kJ?mol^-1；  
（5）当SO₂的转化率为50%时；
     2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g），
起始：0.4mol/L   1mol/L    0
转化：0.2mol/L   0.1mol/L  0.2mol/L
剩余：0.2mol/L   0.9mol/L   0.2mol/L
Q_c=

(0.2)2

(0.2)2×0.9

=

10

9

＜19，说明未达到平衡，向正方向进行；
故答案为：否；正向．

点评：本题考查了物质的制备、盖斯定律、化学平衡方向判断等，难度中等．