Question

21世纪是钛的世纪。下面是利用钛白粉(TiO₂)生产海绵钛(Ti)的一种工艺流程：

（1）钛白粉是利用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          ；

（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：          ；

（3）反应Ⅱ的热化学方程式为           ；

（4）该工艺流程中，可以循环使用的物质有        ；    

（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     极，阴极的电极反应式为       。

Answer

（1）TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+；

（2）2Cl2+TiO2+2CTiCl4+2CO；

（3）2Mg(s)+TiCl4(l)═2MgCl2(s)+Ti(s)△H=-512kJ/mol；

（4）Mg、Cl2；

（5）正；TiO2+4e-→Ti+2O2-。

【解析】

试题分析：（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+2CTiCl4+2CO；故答案为：2Cl2+TiO2+2CTiCl4+2CO；

（3）①Mg(s)+Cl2(g)═MgCl2(s)△H=-641kJ•mol-1，②Cl2(g)+Ti(s)═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：2O2-→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+2O2-；电解池中，电解质里的阴离子O2-、Cl-均移向阳极，故答案为：正；TiO2+4e-→Ti+2O2-。

考点：考查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的相关知识。