科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
( 12分)鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬,鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結(jié)構(gòu)材料,主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè),下列是有關(guān)鈦的冶煉及應(yīng)用的問題。
(1)金屬鈦冶煉過程中其中一步反應(yīng)是將原料金紅石轉(zhuǎn)化:TiO2(金紅石)+2C+2Cl2 TiCl4+2CO
已知:C(S)+O2(g)=CO2(g) H=-393.5 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=-566 kJ·mol-1
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) H=+141 kJ·mol-1
則TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的H= ,
(2)鈉熱還原法是冶煉金屬鈦的方法之一,主要反應(yīng)原理為:4Na+TiCl4 4NaCl+Ti,該反應(yīng)不能在水溶液中進行,一是因為TiCl4會強烈水解生成TiO2,另一原因 (用適當(dāng)化學(xué)方程式輔以必要的文字說明)。
(3)鎂還原法也是冶煉金屬鈦的常用方法,其主要反應(yīng)原理如下:
MgCl2 Mg+Cl2 TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti
從海水中提取MgCl2時,先在海水中加入熟石灰,沉淀出Mg(OH)2,寫出Mg(OH)2溶度積表達式:
可加入適當(dāng)過量的熟石灰,從Mg(OH)2溶解平衡角度解釋其原因
(4)TiCl4與LiOH在水溶液中一定條件下可反應(yīng)生成Li4Ti5O12(鈦酸鋰),Li4Ti5O12可與LiMn2O4(錳酸鋰)等正極材料組成理離子二次電池,工作時Li+ 在電池內(nèi)定向移動,其電池反應(yīng)為:,使用時先充電,寫出其充電式的陽極反應(yīng) ,放電時Li+的移動方向 。
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( 12分)鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬,鈍鈦和以鈦為主的合金是新型的結(jié)構(gòu)材料,主要用于航天工業(yè)和航海工業(yè),下列是有關(guān)鈦的冶煉及應(yīng)用的問題。
(1)金屬鈦冶煉過程中其中一步反應(yīng)是將原料金紅石轉(zhuǎn)化:TiO2(金紅石)+2C+2Cl2 TiCl4+2CO
已知:C(S)+O2(g)=CO2(g) H=-393.5 kJ·mol-1
2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) H=-566 kJ·mol-1
TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g) H=+141 kJ·mol-1
則TiO2(g)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)的H= ,
(2)鈉熱還原法是冶煉金屬鈦的方法之一,主要反應(yīng)原理為:4Na+TiCl4 4NaCl+Ti,該反應(yīng)不能在水溶液中進行,一是因為TiCl4會強烈水解生成TiO2,另一原因 (用適當(dāng)化學(xué)方程式輔以必要的文字說明)。
(3)鎂還原法也是冶煉金屬鈦的常用方法,其主要反應(yīng)原理如下:
MgCl2 Mg+Cl2 TiCl4+2Mg 2MgCl2+Ti
從海水中提取MgCl2時,先在海水中加入熟石灰,沉淀出Mg(OH)2,寫出Mg(OH)2溶度積表達式:
可加入適當(dāng)過量的熟石灰,從Mg(OH)2溶解平衡角度解釋其原因
(4)TiCl4與LiOH在水溶液中一定條件下可反應(yīng)生成Li4Ti5O12(鈦酸鋰),Li4Ti5O12可與LiMn2O4(錳酸鋰)等正極材料組成理離子二次電池,工作時Li+ 在電池內(nèi)定向移動,其電池反應(yīng)為:,使用時先充電,寫出其充電式的陽極反應(yīng) ,放電時Li+的移動方向 。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
(10分)工業(yè)上冶煉鈦主要以鈦鐵礦、金紅石(含TiO2大于96%)等為原料生產(chǎn)。
(1)由金紅石為原料采用亨特(Hunter)法生產(chǎn)鈦的流程如下:
①沸騰氯化爐中反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
②已知:Ti(s) +2Cl2(g) = TiCl4(l) △H = -804.2kJ/mol;
2Na(s) +Cl2(g)= 2NaCl(s) △H = -882.0kJ/mol
Na(s) =Na(l) △H =2.6 kJ/mol
請寫出用液態(tài)鈉與四氯化鈦置換出鈦的熱化學(xué)方程式
③海綿鈦破碎后用0.5%~1.5%的鹽酸洗滌,再用蒸餾水洗滌至中性,用鹽酸洗滌的目的是 。
(2)科學(xué)家從電解冶煉鋁的工藝得到啟發(fā),找出了冶煉鈦的新工藝。試回答下列有關(guān)問題。
①TiO2直接電解法(劍橋法)生產(chǎn)鈦是一種較先進的方法,電解質(zhì)為熔融的氯化鈣,原理如圖所示,在陰極,被還原的Ca進一步還原TiO2獲得鈦,則在陰極所發(fā)生的反應(yīng)為: 。
②SOM技術(shù)是一種綠色環(huán)保先進技術(shù),陽極用金屬陶瓷,并用固體氧離子隔膜將兩極產(chǎn)物隔開,只允許氧離子通過,在電解過程中陽極通入某種還原性氣體,可防止CO、CO2污染物產(chǎn)生,通入的氣體若是H2,則陽極電解反應(yīng)式為 。
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