题目

题型：不详难度：来源：

四氯化钛(TiCl₄)是制取航天航空工业材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO₃)制备TiCl₄等产品的一种工艺流程示意如下：

回答下列问题：
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色，此时溶液仍呈强酸性。该过程中有如下反应发生：
2Fe^3＋＋Fe=3Fe^2＋
2TiO^2＋(无色)＋Fe＋4H^＋=2Ti^3＋(紫色)＋Fe^2＋＋2H₂O
Ti^3＋(紫色)＋Fe^3＋＋H₂O=TiO^2＋(无色)＋Fe^2＋＋2H^＋
加入铁屑的作用是                               。
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO₂·nH₂O溶胶，该溶胶的分散质颗粒直径大小在       范围。
(3)若把③中制得的固体TiO₂·nH₂O用酸清洗除去其中的Fe(OH)₃杂质，还可制得钛白粉。已知25 ℃时，K_sp[Fe(OH)₃]＝2.79×10^－39，该温度下反应Fe(OH)₃＋3H^＋Fe^3＋＋3H₂O的平衡常数K＝       。
(4)已知：TiO₂(s)＋2Cl₂(g)=TiCl₄(l)＋O₂(g)  ΔH＝＋140 kJ·mol^－1
2C(s)＋O₂(g)=2CO(g)　ΔH＝－221 kJ·mol^－1
写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应生成液态TiCl₄和CO气体的热化学方程式：                               。
(5)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念，该工艺流程中存在的不足之处是       (只要求写出一项)。
(6)依据下表信息，要精制含少量SiCl₄杂质的TiCl₄，可采用       方法。

	TiCl4	SiCl4
熔点/℃	－25.0	－68.8
沸点/℃	136.4	57.6

 

答案

(1)使Fe^3＋还原为Fe^2＋；保护TiO^2＋不被Fe^3＋氧化
(2)10^{－9 m}～10^{－7 m(}或其他合理答案)
(3)2.79×10³
(4)TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)=TiCl₄(l)＋2CO(g)　ΔH＝－81 kJ·mol^－1
(5)产生三废(或其他合理答案)
(6)蒸馏(或分馏或精馏)

解析

(1)由题目所给的反应可以看出加入铁屑使溶液中的Fe^3＋转化为Fe^2＋，保护TiO^2＋不被Fe^3＋氧化。
(3)由K_sp[Fe(OH)₃]＝2.79×10^－39可得c(Fe^3＋)·c³(OH^－)＝2.79×10^－39
K＝＝＝＝2.79×10³。
(4)利用盖斯定律：两个热化学方程式相加即得所要的热化学方程式TiO₂(s)＋2Cl₂(g)＋2C(s)=TiCl₄(l)＋2CO(g)　ΔH＝－81 kJ·mol^－1。
(5)由工业流程图可以得出该生产过程中产生了工业三废。
(6)TiCl₄与SiCl₄的沸点差异很大，所以采用蒸馏的方法进行分离。