、TiO2可通過下述兩種方法制備金屬鈦:

方法一:電解TiO2來獲得Ti,將處理過的TiO2作陰極,石墨為陽極,熔融CaO為電解液,用石墨作電解槽池.

(1)陽極的電極反應(yīng)式為  

(2)電解過程中需定期更換石墨電極的原因是  

方法二:先將TiO2與Cl2、C反應(yīng)得到TiCl4,再用鎂還原得到Ti.

(3)TiO2(s)+2Cl2(g)⇌TiCl4(l)+O2(g)△H=+151kJ•mol﹣1該反應(yīng)難以發(fā)生,原因是  

不能直接由TiO2 和Cl2反應(yīng)(即氯化反應(yīng))來制取TiCl4,當(dāng)往氯化反應(yīng)體系中加入碳后,碳與上述反應(yīng)發(fā)生耦合,使反應(yīng)在高溫條件下能順利進(jìn)行.

(4)已知:C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=﹣394kJ•mol﹣1

TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)+CO2(g)△H=  

(5)從化學(xué)平衡的角度解釋:往氯化反應(yīng)體系中加入碳時(shí),氯化反應(yīng)能順利進(jìn)行的原因  


考點(diǎn):

電解原理;熱化學(xué)方程式.

專題:

化學(xué)反應(yīng)中的能量變化.

分析:

(1)電解池的陰極上得電子反應(yīng)還原反應(yīng)生成金屬鈦,陽極上是氧離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生氧氣;

(2)根據(jù)電解槽的陽極是氧離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生氧氣進(jìn)行分析;

(3)用判據(jù)△H﹣T△S來判斷反應(yīng)能否發(fā)生;

(4)將方程式TiO2(s)+2Cl2(g)⇌TiCl4(l)+O2(g)△H=+151kJ•mol﹣1和C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=﹣394kJ•mol﹣1相加,得出TiO2與Cl2、C反應(yīng)制各TiCl4的熱化學(xué)方程式;

(5)向TiO2(s)+2Cl2(g)⇌TiCl4(l)+O2(g)反應(yīng)體系中加C,能反應(yīng)掉生成物O2,從化學(xué)平衡移動(dòng)的角度分析.

解答:

解:(1)電解時(shí),陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為TiO2+4e﹣=Ti+2O2﹣,陽極上是氧離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生氧氣,電極反應(yīng)為:2O2﹣﹣4e=O2,故答案為:2O2﹣﹣4e=O2;

(2)由于電解過程中,電解槽的陽極產(chǎn)生氧氣,碳單質(zhì)會(huì)與陽極產(chǎn)生的氧氣反應(yīng)而不斷減少,所以電解過程中需定期向電解槽池中加入炭塊,

故答案為:碳單質(zhì)會(huì)與陽極產(chǎn)生的氧氣反應(yīng)而不斷減少;

(3)TiO2(s)+2Cl2(g)⇌TiCl4(1)+O2(g)△H=+151kJ/mol該反應(yīng)中,反應(yīng)物有2mol氣體,生成物只有1mol氣體,△S<0,又△H>0,則△H﹣T△S>0,故反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,故答案為:該反應(yīng)的△H>0,△S<0,反應(yīng)難以自發(fā)進(jìn)行;

(4)已知:①TiO2(s)+2Cl2(g)⇌TiCl4(l)+O2(g)△H=+151kJ•mol﹣1

②C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=﹣394kJ•mol﹣1

據(jù)蓋斯定律,①+②得:TiO2(s)+2Cl2(g)+C(s)=TiCl4(l)+CO2(g)△H=+151kJ•mol﹣1﹣394kJ•mol﹣1=﹣243KJ•mol﹣1,故答案為:﹣243KJ•mol﹣1;

(5)在反應(yīng)TiO2(s)+2Cl2(g)⇌TiCl4(l)+O2(g)中,加入C能和O2反應(yīng)C(s)+O2(g)=CO2(g),降低了O2的濃度,平衡正向移動(dòng),反應(yīng)就可以進(jìn)行了,

故答案為:TiO2(s)+2Cl2(g)⇌TiCl4(1)+O2(g) 碳與氧氣反應(yīng),減小了產(chǎn)物O2(g)的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),使反應(yīng)能順利進(jìn)行.

點(diǎn)評(píng):

本題考查范圍廣,落點(diǎn)比較高,是易錯(cuò)題,設(shè)計(jì)電化學(xué)、熱化學(xué)等知識(shí)的考查,注意熱化學(xué)反應(yīng)方程式相加減時(shí),反應(yīng)熱應(yīng)相應(yīng)的加減.

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:


下圖的各方框表示有關(guān)的一種反應(yīng)物或生成物(某些

物質(zhì)已經(jīng)略去),其中常溫下A、C、D為無色氣體,C能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)。

   (1)寫出下列各物質(zhì)的化學(xué)式:

X:            ;B:            ;F:            ;G:           。

(2)寫出下列變化的反應(yīng)方程式:

A→D:                 ; G→E:                   

(3)實(shí)驗(yàn)室里,常用加熱           的混合物的方法制取氣體C,常采用            法來收集,可否用無水CaCl2干燥氣體C         (填“否”或者“可以”)。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:


下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是(  )

 

A.

CO2與SO2

B.

CH4與NH3

C.

BeCl2與BF3

D.

C2H2與C2H4

 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:


用碳酸鈣與1mol/L稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳,下列措施對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率幾乎沒有影響的是( 。

 

A.

改用濃度為0.5mol/L的稀硫酸

 

B.

加入更多的碳酸鈣

 

C.

稍微加熱,升高反應(yīng)溫度

 

D.

加入少量醋酸鈉晶體

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:


3I+S2O82﹣=I3+2SO42﹣的反應(yīng)速率可以用I3與加入的淀粉溶液顯藍(lán)色的時(shí)間t來度量,t越小,反應(yīng)速率越大.某探究性學(xué)習(xí)小組在20℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到的數(shù)據(jù)如下表:

實(shí)驗(yàn)編號(hào)

c(I)/mol•L﹣1

0.040

0.080

0.080

0.160

0.160

c(S2O82﹣)/mol•L﹣1

0.040

0.040

0.080

c1

0.080

t/s

88.0

44.0

22.0

22.0

t2

下列說法不正確的是( 。

 

A.

該實(shí)驗(yàn)的目的是探究I與S2O82﹣濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響

 

B.

若在40℃下進(jìn)行編號(hào)③對(duì)應(yīng)濃度的實(shí)驗(yàn),顯色時(shí)間的范圍為<22.0s

 

C.

實(shí)驗(yàn)④c1=0.020 mol•L﹣1

 

D.

實(shí)驗(yàn)⑤顯色時(shí)間t2=11 s

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:


下列有關(guān)化學(xué)用語或名稱,表達(dá)正確的是( 。

  A. 聚丙烯的結(jié)構(gòu)簡式為: B. 苯分子的比例模型:

  C. 四氯化碳分子的電子式為: D. 乙烯的結(jié)構(gòu)簡式:CH2CH2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:


下列各組有機(jī)物,只用水就可以鑒別出來的是( 。

  A. 己烷、己烯、己炔 B. 苯、己烯、乙醇

  C. 溴苯、乙醇和甲苯 D. 硝基苯、苯和甲苯

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:


下列分子或離子的中心原子,帶有一對(duì)孤對(duì)電子的是( 。

 

A.

XeO4

B.

BeCl2

C.

CH4

D.

PCl3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:


實(shí)驗(yàn)探究:探究碳、硅元素的非金屬性的相對(duì)強(qiáng)弱.根據(jù)要求完成下列各小題.

(1)實(shí)驗(yàn)裝置:

填寫所示儀器名稱A     B 

(2)實(shí)驗(yàn)步驟:

連接儀器、  、加藥品后,打開a、然后滴入濃硫酸,加熱.

(3)問題探究:(已知酸性強(qiáng)弱:亞硫酸>碳酸)

①銅與濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ;裝置E中足量酸性KMnO4溶液(具有強(qiáng)氧化性)的作用是  ;

②能說明碳元素的非金屬性比硅元素非金屬性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是  ;

③依據(jù)試管D中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,能否證明硫元素的非金屬性強(qiáng)于碳元素的非金屬性  (填“能”或“否”),試管D中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是  

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