Question

（2012?武汉模拟）21世纪是钛的世纪．如下图是利用钛白粉（TiO₂）生产海绵钛（Ti）的一种工艺流程：

已知：①Mg（s）+Cl₂（g）═MgCl₂（s）；△H=-641kJ/mol
②Cl₂（g）+

1

2

Ti（s）═

1

2

TiCl₄（l）；△H=-385kJ/mol
（1）钛自粉是利用TiO²⁺发生水解生成钛酸（H₂TiO₃）沉淀，再煅烧沉淀制得的．TiO²⁺发生水解的离子方程式为

TiO²⁺+2H₂O═H₂TiO₃↓+2H⁺

；
（2）反应Ⅰ在800～900℃下进行，还生成一种可燃性无色气体，该反应的化学方程式为：

2Cl₂+TiO₂+2C

高温  .

TiCl₄+2CO

；
（3）反应Ⅱ的热化学方程式为

2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol

；
（4）该工艺流程中，可以循环使用的物质有

Mg、Cl₂

；
（5）在800～1000℃时电解TiO₂也可制得海绵钛，装置如右图所示．图中b是电源的

正

极，阴极的电极反应式为

TiO₂+4e^-→Ti+2O^2-

．

Answer 1

分析：（1）已知TiO²⁺发生水解生成钛酸（H₂TiO₃）沉淀，根据元素守恒写出反应的离子方程式；
（2）由工艺流程图及题中信息可知反应物为氯气、二氧化钛和焦炭，生成物为四氯化钛和一种可燃性气体，根据反应前后元素种类不变，可知此可燃性气体是由碳元素和氧元素组成的一氧化碳，写出反应的化学方程式即可；
（3）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到所需热化学方程式；
（4）根据利用钛白粉生产海绵钛的一种工艺流程图，分析可循环利用的物质；
（5）电解池的阳极发生失电子的氧化反应；电解池的阴极发生得电子的还原反应；电解TiO₂也可制得海绵钛，变化是二氧化钛在阴极得到电子发生还原反应．

解答：解：（1）已知TiO²⁺发生水解生成钛酸（H₂TiO₃）沉淀和氢离子，其离子方程式为：TiO²⁺+2H₂O═H₂TiO₃↓+2H⁺，
故答案为：TiO²⁺+2H₂O═H₂TiO₃↓+2H⁺；
（2）反应Ⅰ、由工艺流程图及题中信息可知反应物为氯气、二氧化钛和焦炭，生成物为四氯化钛和一种可燃性气体，根据反应前后元素种类不变，可知此可燃性气体是由碳元素和氧元素组成的一氧化碳，反应的化学方程式为：2Cl₂+TiO₂+2C

高温  .

TiCl₄+2CO；
故答为：2Cl₂+TiO₂+2C

高温  .

TiCl₄+2CO；
（3）①Mg（s）+Cl₂（g）═MgCl₂（s）△H=-641kJ?mol^-1
②Cl₂（g）+

1

2

Ti（s）═

1

2

TiCl₄（l）△H=-385kJ?mol^-1
由盖斯定律①×2-②×2，得到热化学方程式为：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol，
故答案为：2Mg（s）+TiCl₄（l）═2MgCl₂（s）+Ti（s）△H=-512kJ/mol；
（4）由工艺流程图可知生成物中的镁和氯气可循环使用，
故答案为：Mg、Cl₂；
（5）电解池的阳极是氧离子发生失电子的氧化反应，导致氧气等气体的出现，所以电极反应式为：2O^2-→O₂↑+4e^-，电解池的阴极发生得电子的还原反应，是二氧化钛电极本身得电子的过程，即TiO₂+4e^-→Ti+2O^2-；电解池中，电解质里的阴离子O^2-、Cl^-均移向阳极，
故答案为：正；TiO₂+4e^-→Ti+2O^2-．

点评：本题属于信息给予题，涉及了热化学方程式的书写方法和盖斯定律的计算应用，电解池电极判断和电极反应书写，掌握基础是关键，题目难度中等．