Question

金屬鈦（Ti）被譽為“未來金屬”．常溫時耐酸堿腐蝕而被廣泛應用．以含有雜質Fe₂O₃的鈦鐵礦（主要成分FeTiO₃，鈦酸亞鐵）為主要原料冶煉鈦同時獲得副產品甲的生產流程如下：

回答下列問題：
（1）鈦鐵礦和濃硫酸反應的產物之一是TiOSO₄，反應中無氣體生成．副產品甲是

 

．寫出該物質的一種用途：

 

．
（2）用TiCl₄制備乙：TiCl₄+（x+2）H₂O?乙?x H₂O↓+4HCl，制備時為了促進水解趨于完全，采取的措施：

 

．
（3）用鈦鐵礦與氫氣反應也可生產乙和水，寫出該反應的化學方程式：

 

；該反應的還原產物是：

 

．
（4）已知：
①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393.5kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ?mol^-1
③TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+O₂（g）；△H=+141kJ?mol^-1
則TiO₂（S）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=

 

．
（5）此工藝需要大量濃硫酸，工業(yè)上用：2SO₂+O₂?2SO₃生產硫酸．一定溫度下密閉容器中，c（SO₂）始=0.4mol/L c（O₂）始=1mol/L，經測定反應在該溫度下的平衡常數K≈19，試判斷：當SO₂轉化率為50%時，反應

 

（填：是、否）達到平衡狀態(tài)；若未達到，向

 

（填：正、逆）方向進行．

Answer 1

分析：（1）加入過量鐵屑后溶液中含有Fe²⁺離子，則過濾后可得FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄）；醫(yī)藥工業(yè)中用作補血劑及局部收斂劑；
（2）根據外界條件對化學平衡的影響；
（3）根據（2）依據質量守恒可知乙為TiO₂，鈦鐵礦與氫氣反應也可生產TiO₂和水，產物還有鐵，然后寫出該反應的化學方程式；氧化劑化合價降低得到的產物為還原產物；
（4）根據蓋斯定律，由已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減，反應熱也處于相應的系數進行相應的加減，構造目標熱化學方程式，據此計算；
（5）利用三段式法根據轉化率計算此時各物質的濃度，計算各物質的濃度冪之積，與平衡常數相比較，如大于平衡常數，則平衡向逆向移動，反之向正向移動．

解答：解：（1）加入過量鐵屑后溶液中含有Fe²⁺離子，則過濾后可得FeSO₄?7H₂O（或FeSO₄）；醫(yī)藥工業(yè)中用作補血劑及局部收斂劑；
故答案為：FeSO₄?7H₂O；補血劑；
（2）為了促進水解趨于完全，需加入大量的水，加熱，平衡正向移動；
故答案為：需加入大量的水，加熱；
（3）鈦鐵礦與氫氣反應也可生產TiO₂和水，產物還有鐵，該反應的化學方程式；FeTiO₃+H₂=Fe+TiO₂+H₂O，F(xiàn)eTiO₃中鐵的化合價降低，鈦的化合價升高，所以該反應的還原產物是Fe；
故答案為：FeTiO₃+H₂=Fe+TiO₂+H₂O；Fe；
（4）①C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-393.5kJ?mol^-1
②2CO（g）+O₂（g）=2CO₂（g）；△H=-566kJ?mol^-1
③TiO₂（s）+2Cl₂（g）=TiCl₄（s）+O₂（g）；△H=+141kJ?mol^-1
由蓋斯定律可知，①×2-②+③得TiO₂（s）+2Cl₂（g）+2C（s）=TiCl₄（s）+2CO（g）△H=-80 kJ?mol^-1；
故答案為：-80 kJ?mol^-1；  
（5）當SO₂的轉化率為50%時；
     2SO₂（g）+O₂ （g）?2SO₃（g），
起始：0.4mol/L   1mol/L    0
轉化：0.2mol/L   0.1mol/L  0.2mol/L
剩余：0.2mol/L   0.9mol/L   0.2mol/L
Q_c=

(0.2)2

(0.2)2×0.9

=

10

9

＜19，說明未達到平衡，向正方向進行；
故答案為：否；正向．

點評：本題考查了物質的制備、蓋斯定律、化學平衡方向判斷等，難度中等．