Question

四氯化鈦(TiCl4)是制取航天航空工業材料——鈦合金的重要原料。由鈦鐵礦(主要成分是FeTiO3)制備TiCl4等產品的一種工藝流程示意圖如下：

(1)往①中加入鐵屑至浸出液顯紫色，此時溶液仍呈強酸性。該過程中有如下反應發生：

Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋

2TiO2＋(無色)＋Fe＋4H＋=2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2O

Ti3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O=TiO2＋(無色)＋Fe2＋＋2H＋

加入鐵屑的作用是 。

(2)在②→③工藝過程中需要控制條件以形成TiO2·nH2O溶膠，該溶膠的分散質顆粒直徑大小在 范圍。

(3)若把③中制得的固體TiO2·nH2O用酸清洗除去其中的雜質，還可制得鈦白粉。已知25 ℃時，Ksp[Fe(OH)3]＝2.79×10－39，該溫度下反應Fe(OH)3＋3H＋Fe3＋＋3H2O的平衡常數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

寫出④中TiO2和焦炭、氯氣反應生成液態TiCl4和CO氣體的熱化學方程式： 。

(5)上述工藝具有成本低、可用低品位礦物為原料等優點。依據綠色化學理念，該工藝流程中存在的不足之處是 (只要求寫出一項)。

(6)依據下表信息，要精制含少量SiCl4雜質的TiCl4，可采用 方法。

	TiCl4	SiCl4
熔點/℃	－25.0	－68.6
沸點/℃	136.4	57.6

 

 

Answer 1

(1)使Fe3＋還原為Fe2＋；生成Ti3＋保護Fe2＋不被氧化

(2)10－9～10－7 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)產生三廢(或其他合理答案)

(6)蒸餾(或分餾或精餾)

【解析】解答本題時應注意以下三點：

(1)求平衡常數時，可以將表達式中的分子和分母都乘以某種微粒的濃度，以找出與所給條件相符的式子。

(2)綠色化學的基本要求：節省原料，無污染。

(3)分離互溶的液體混合物常用蒸餾的方法。