钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前使用最广泛的白色颜...

钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白(TiO2)是目前使用最广泛的白色颜料。纳米TiO2是一种应用广泛的催化剂。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，用含Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO3)制备TiO2的流程如下：

(1)S在元素周期表中的位置是_______

(2)步骤②加Fe的目的是(用离子方程式表示)________；步骤③冷却的目的是_____。

(3)步骤②③④中，均需用到的操作是________。煅烧操作中用到的主要仪器是__________。

(4)由TiO2制取单质钛(所加试剂均过量)，涉及的步骤如下：

写出制备TiCl4的化学方程式_______。

(5)TiO2可用作甲烷燃料电池的催化剂载体，该电池以甲烷、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极。写出负极上的电极反应式___________。

第三周期ⅥA族 2Fe3++Fe=3Fe2+ 析出绿矾(FeSO4·7H2O) 过滤坩埚 TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO CH4-8e－+10OH－=CO+7H2O 【解析】根据工艺流程，将钛铁矿溶于浓硫酸，所有金属转变为自由离子，加入铁粉可以将Fe3+还原为Fe2+，此时热过滤除去过量的铁粉，再冷却使绿矾大量析出，过滤后可得绿矾，此时溶液中剩下的钛元素，经水浸后转变为偏钛酸H2TiO3，灼烧失水后即可得到钛白粉TiO2，据此分析解答。 (1)S为元素周期表的16号元素，位于元素周期表第三周期第ⅥA族，故答案为：第三周期第ⅥA族； (2)步骤②加入铁粉可以将Fe3+还原为Fe2+，离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+，步骤③冷却可使绿矾大量析出，故答案为：2Fe3++Fe=3Fe2+；析出绿矾(FeSO4·7H2O)； (3)步骤②③④均为分离不溶性固体和液体，需用到的操作是过滤，煅烧操作中主要用到的仪器是坩埚，故答案为：过滤；坩埚； (4)由流程可知，用TiO2和C、Cl2在高温条件下制备TiCl4，化学方程式为TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO，故答案为：TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2CO； (5)以甲烷、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极的原电池中，甲烷作负极失去电子，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O，故答案为：CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O。

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考点分析：

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氮的化合物广泛应用于工业、航天、医药等领域。

（1）氨气可作为脱硝剂，在恒温恒容密闭容器中充入一定量的NO和NH3，在一定条件下发生反应：6NO（g）+ 4NH3（g）5N2（g）+6H2O（g）。该反应已达到平衡状态的标志是__________ 。

a 反应速率v（NO）= v（H2O）

b 容器内压强不再变化

c 容器内 N2 的物质的量分数不再变化

d 容器内 n（NO）∶n（NH3）∶n（N2）∶n（H2O）= 6∶4∶5∶6

e 12 mol N-H 键断裂的同时生成 5 mol N≡N 键

f 混合气体的平均相对分子质量不再改变

（2）肼（N2H4）是火箭的高能燃料，该物质燃烧时生成水蒸气和氮气，已知某些化学键的键能如下：

化学键	O—H	N—N	N—H	O=O	N≡N
键能kJ•mol-1	467	160	391	498	945

则1 mol N2H4在氧气中完全燃烧的过程中_____（填“吸收”或“放出”）的能量为_______kJ。

（3）一定条件下，在 5 L密闭容器内，反应 2NO2（g）N2O4（g），NO2的物质的量随时间变化如下表：

时间/s	0	1	2	3	4	5
n（NO2）/mol	0.040	0.020	0.010	0.005	0.005	0.005

①用 N2O4 表示 0～2 s 内该反应的平均速率为_____ mol•L-1•s-1。在第 5s 时，NO2 的转化率为_____。

②为加快反应速率，可以采取的措施是_______

a 升高温度 b 恒容时充入He（g）

c 恒压时充入He（g） d 恒容时充入NO2

（4）已知：2N2O = 2N2+O2。不同温度（T）下，N2O分解半衰期随起始压强的变化关系如图所示（图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间），则T1_____T2（填“>”、 “=”或“<”）。当温度为T1、起始压强为p0，反应至t1min时，此时体系压强p=________（用p0表示）。