钛是继铁、铝后的第三金属,常温下钛的化学活性很小,仅能与氟气、氢氟酸等几种物质起作用.但在较高温度下,钛可与多种单质和化合物发生反应.工业上冶炼钛主要以钛铁矿、

钛是继铁、铝后的第三金属,常温下钛的化学活性很小,仅能与氟气、氢氟酸等几种物质起作用.但在较高温度下,钛可与多种单质和化合物发生反应.工业上冶炼钛主要以钛铁矿、

题型:不详难度:来源:
钛是继铁、铝后的第三金属,常温下钛的化学活性很小,仅能与氟气、氢氟酸等几种物质起作用.但在较高温度下,钛可与多种单质和化合物发生反应.工业上冶炼钛主要以钛铁矿、金红石(含TiO2大于96%)等为原料生产.
(1)由金红石为原料采用亨特(Hunter)法生产钛的流程如下:

魔方格

①沸腾氯化炉中反应:TiO2(s)+2Cl2 (g)=TiCl4(l)+O2(g),在常温下能否自发进行(已知该反应△H=184kJ/mol,△S=57.74J/K)______(选填:“能”或“不能”).
②已知:Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)△H=-804.2kJ/mol;2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-882.0kJ/mol;
Na(s)=Na(l)△H=2.6kJ/mol.
则TiCl4(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s)△H=______kJ/mol
③海绵钛破碎后用0.5%~1.5%的盐酸洗涤,再用蒸馏水洗涤至中性,用盐酸洗涤的目的______.
(2)科学家从电解冶炼铝的工艺得到启发,找出了冶炼钛的新工艺.试回答下列有关问题.
①TiO2直接电解法(剑桥法)生产钛是一种较先进的方法,电解质为熔融的氯化钙,原理如右图所示,
魔方格
阴极获得钛可能发生的反应或电极反应为:______.
②SOM技术是一种绿色环保先进技术,阳极用金属陶瓷,并用固体氧离子隔膜将两极产物隔开,阳极通入某种还原性气体,可防止CO、CO2污染物产生,通入的气体是______.
(3)海棉钛通常需要经过真空电弧炉里熔炼提纯,也可通过碘提纯法,原理为:
魔方格
,下列说法正确的是______.
(a) 该反应正反应为的△H>0
(b) 在不同温度区域,TiI4的量保持不变
(c) 在提纯过程中,I2的量不断减少
(d) 在提纯过程中,I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区.
答案
(1)①△G=△H-T△S=184kJ/mol-298K×0.05774kJ/K=166.79kJ>0,所以不能自发进行,故答案为:不能;
②(I) Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)△H=-804.2 kJ/mol;
(II) 2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-882.0kJ/mol;
(III) Na(s)=Na(l)△H=2.6kJ/mol,
将方程式2(II)-(I)-(III)得TiCl4(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s),
△H=2×(-882.0kJ/mol)-(-804.2kJ/mol)-2.6kJ/mol=-970.2kJ/mol
故答案为:-970.2;
③海绵钛中含有钠、氯化钠和钛的低价氯化物,盐酸能和钠反应,且能溶解氯化钠及钛的低价氯化物,从而得到较纯的钛,故答案为:除去其中的过量的钠并溶解氯化钠及钛的低价氯化物;
(2)①电解时,阴极上得电子发生还原反应,所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子,电极反应式为TiO2+4e-=Ti+2O2-,故答案为:TiO2+4e-=Ti+2O2-
②阴极上加入的物质应该具有还原性且是气体,反应后的生成物没有污染,水没有污染,所以该气体是氢气,故答案为:H2
(3)(a)大多数混合反应是放热反应,该反应的正反应也是放热反应,则该反应正反应的△H<0,故错误;
(b) 高于400℃,钛和氯气反应生成四氯化钛,在1250℃四氯化钛分解,所以在不同温度区域,TiI4的量不同,故错误;
(c) 在提纯过程中,高于400℃,碘和钛反应生成四氯化钛,在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛,所以I2的量不变,故错误;
(d) 在提纯过程中,高于400℃,碘和钛反应生成四氯化钛,在1250℃四氯化钛分解生成碘和钛,所以I2的作用是将粗钛从低温区转移到高温区,故正确;
故选d.
举一反三
对于反应4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)=4Fe(OH)3(s)△H=-444.3kJ/mol,在常温常压下能自发进行,对反应的方向起决定作用的是(  )
A.焓变B.温度C.压强D.熵变
题型:长春一模难度:| 查看答案
下列说法正确的是(  )
A.焓减或熵增的过程在任何条件下都能自发进行
B.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应xMg+Mo3S4
放电



充电
MgxMo3S4
C.反应物和生成物所具有的总能量决定了反应是放热还是吸热
D.吸热反应在一定条件下(如常温、加热等)也能发生反应
题型:不详难度:| 查看答案
下列表述中,不正确的是(   )
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A.熵值增大的过程不一定都能自发进行
B.用酸式滴定管量取0.1000mol•L-1的KMnO4溶液20.00mL
C.铁在电化腐蚀的过程中有电流产生
D.1molNaOH分别和1molCH3COOH、1molHNO3反应,放出的热量相同
某反应2C(g)⇌A(g)+2B(g),已知△H<0,下列判断正确的是(   )
题型:不详难度:| 查看答案
A.仅常温下反应可以自发进行
B.仅高温下反应可以自发进行
C.任何温度下反应均可以自发进行
D.任何温度下反应均难以自发进行
已知反应CO(g)=C(s)+1/2O2(g)的△H>0.设△H和△S都不随温度而变,下列说法中正确的是(   )
题型:不详难度:| 查看答案
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A.任何温度下都是非自发变化
B.高温下是自发变化
C.任何温度下都是自发变化
D.低温下是自发变化