Question

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图如下：

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：

2Fe³⁺ + Fe ==== 3Fe²⁺

2 TiO²⁺（无色）+ Fe + 4H⁺==== 2Ti³⁺（紫色）+ Fe²⁺+2 H₂O

Ti³⁺（紫色）+ Fe³⁺+ H₂O ==== TiO²⁺（无色）+ Fe²⁺+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°C时，K_sp[Fe(OH)₃] =2.79×10^-39，该温度下反应Fe(OH)₃+3H⁺ Fe³⁺+3H₂O的平衡常数K=           。

（4）已知：TiO₂(s)+2Cl₂(g)====TiCl ₄(l)+O₂(g)   ΔH＝+140kJ·mol^－1

2C（s）+O₂（g） 2CO（g） △H＝－221kJ·mol^－1

写出④中TiO₂和焦炭、氯气反应生成液态TiCl ₄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）依据表格信息，要精制含少量SiCl ₄杂质的TiCl ₄，可采用        方法。

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

Answer

（1）生成Ti3+，保护Fe2+不被氧化 （2）10-9~10-7m （3）2.79×103

（4）TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋2CO(g) △H=-81kJ·mol-1

（5）产生了废气，废液，废渣等 （6）蒸馏（或分馏）

【解析】

试题分析：（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，说明浸出液中含有钛离子，由方程式可知，铁离子氧化钛离子，加入铁屑做还原剂，将铁离子还原为亚铁离子，生成Ti3+，保护Fe2+不被氧化。（2）控制调价以形成溶胶，说明得到胶体，其分散质颗粒直径为10-9~10-7m。（3）平衡常数=c(Fe3+)/(H+)3=Ksp/KW=2.79×10-39/(10-14)3=2.79×103。（4）根据盖斯定律分析反应①+反应②即可，得到热化学方程式为：TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)＝TiCl4(l)＋2CO(g) △H=-81kJ·mol-1。（5）由工艺流程可知，生成中产生废气、废液、废渣等不符合绿色化学理念。（6）由表中数据分析可知，SiCl 4和TiCl 4，为液体，要精制含有少量SiCl 4杂质的TiCl 4，可采用蒸馏或分馏的方法。

考点：考查实验方案的设计