工业上用钛精矿(主要成分TiO2，矿粉中含有Fe，Al，Si，V等氧化物)制备海绵钛的基本...

工业上用钛精矿(主要成分TiO2，矿粉中含有Fe，Al，Si，V等氧化物)制备海绵钛的基本思路是：氯化法生产TiCl4、还原、真空蒸馏法制备海绵钛(Ti)。

已知：①氯化过程中，其他元素均转化为最高价氯化物；

②热还原过程中，可能会有副产物TiCl3；

③常见物质熔沸点

回答下列问题：

(1)将钛精矿粉粹的目的是：_______________

(2)氯化过程中，TiO2发生的化学方程式①是：_____________

(3)物质1是________，步骤②中金属铜的作用是将VOCl3还原成VOCl2，其目的是_____________；

(4)工业上常用Mg或H2作还原剂，在Ar气氛下采用热还原法制海绵钛。

①镁不足时，TiCl4会因有副产物产生而导致产率会下降，副反应的化学方程式为_____________；此处采用真空蒸馏法除去海绵钛中的Mg和MgCl2，不采用常压蒸馏的原因是_______。

②根据图象，计算1173K时，反应2H2+TiCl4 =Ti+4HCl的△G=_________。

(G为自由能，图中△G是指在一定温度下，由单质生成对应物质的量化合物时的自由能变化。设此温度下，单质的生成自由能变化为0)

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[2017·北京]TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：

资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质

（1）氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。

已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g)　 ΔH1=+175.4 kJ·mol−1

2C(s)+O2(g)=2CO(g)　 ΔH2=−220.9 kJ·mol−1

① 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_______________________。

② 氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：_______________。

③ 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是__________________________。

④ 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_____________。

（2）精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：

物质a是______________，T2应控制在_________。

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（13分）

TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：

资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质

（1）氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。

已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g)　 ΔH1=+175.4 kJ·mol-1

2C(s)+O2(g)=2CO(g)　 ΔH2=-220.9 kJ·mol-1

① 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：_______________________。

② 氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：_______________。

③ 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是__________________________。

④ 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_____________。

（2）精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：

物质a是______________，T2应控制在_________。

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TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：

资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质

（1）氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。

已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g)　 ΔH1=+175.4 kJ·mol-1

2C(s)+O2(g)=2CO(g)　 ΔH2=-220.9 kJ·mol-1

① 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：____________________。

② 氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：_______________。

③ 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是__________________________。

④ 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_____________。

（2）精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：

物质a是______________，T2应控制在_________。

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TiCl4是由钛精矿（主要成分为TiO2）制备钛（Ti）的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：

资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质

（1）氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。

已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g)　 ΔH1=+175.4 kJ·mol-1

2C(s)+O2(g)=2CO(g)　 ΔH2=-220.9 kJ·mol-1

① 沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：____________________。

② 氯化过程中CO和CO2可以相互转化，根据如图判断：CO2生成CO反应的ΔH_____0（填“＞”“＜”或“=”），判断依据：_______________。

③ 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的HCl和Cl2经吸收可得粗盐酸、FeCl3溶液，则尾气的吸收液依次是__________________________。

④ 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_____________。

（2）精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4。示意图如下：

物质a是______________，T2应控制在_________。

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TiCl4是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯TiCl4的流程示意图如下：

资料：TiCl4及所含杂质氯化物的性质

(1)Ti是一种活泼金属，原子核内有22个质子，它在周期表中的位置是____________。

(2)根据上表信息推测TiCl4中含有的化学键类型是_______________。

(3)MgCl2的电子式为____________。

(4)氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗TiCl4混合液，则滤渣中含有_________________。

(5)精制过程：粗TiCl4经两步蒸馏得纯TiCl4如图。

①物质a是__________________(填化学式)。

②T1应控制在______________________。

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钛酸钡(BaTiO3)是电子陶瓷器件的重要基础原料。工业上以钛精矿(主要成分为TiO2)和BaCl2为主要原料制备钛酸钡粉体的工艺流程如下：

已知：①TiCl4水解生成H2TiO3沉淀；

②水溶液中含碳微粒随pH的分布如图所示。

(1) “氯化”在800 ℃时进行，其反应的化学方程式为________。

(2) “共沉淀”时，需控制溶液pH为10～11，其原因是：①___________；② ________。

(3) “滤液”中溶质的主要成分为________(填化学式)。过滤得到的固体通常用一定浓度的NH4HCO3溶液进行洗涤，其主要原因是___________。

(4) “煅烧”得到的钛酸钡粉体中钡钛质量比，钛酸钡粉体中可能含有的杂质为____________(填化学式)。

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工业上用金红石(主要成分TiO2)制金属钛可通过以下反应进行：

①TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO　 ②TiCl4＋2Mg 　 Ti＋2MgCl2

对于上述两个反应的叙述正确的是

A．都是氧化还原反应　　　　　　　　　　　　　　 B．都是置换反应

C．反应中钛元素都被还原　　　　　　　　　　　 D．加热时金属钛和氩气(Ar)能反应

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四氯化钛是制取海绵钛和氯化法钛白(二氧化钛)的主要原料，用于制造颜料和钛有机化合物以及国防上用的烟幕剂。同时也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，含有少量Fe2O3、SiO2、Al2O3等杂质)，制备TiCl4等产品的一种工艺流程如下：

已知：

Ⅰ.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+、2TiO2+(无色)+Fe+4H+===2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O、Ti3+(紫色)+ Fe3++ H2O===2TiO2+(无色)+ Fe2++2H+；

Ⅱ.四氯化钛的熔点-25.0℃，沸点136.4℃，SiCl4的熔点-68.8℃，沸点57.6℃。

回答下列问题：

(1)用盐酸酸浸时，为使酸浸速率加快，可采取的措施是：________________(至少写2条)，发生主要反应的离子方程式为：___________。

(2)废渣的成分是_______。

(3)如何检验富含TiO2+溶液中是否还含铁元素_____________。

(4)若将制得的固体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℃时，Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38，该温度下反应的平衡常数K=____。

(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)要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用的方法是_______。

(7)用TiCl4水解生成TiO2·nH2O，经过滤、水洗除去其中的Clˉ，再烘干、焙烧除去水分得到粉体TiO2．写出TiCl4水解生成TiO2·nH2O的化学方程式__________________。

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钛合金是航天航空工业的重要材料．由钛铁矿（主要成分是TiO2和Fe的氧化物）制备TiO2等产品的一种工艺流程示意如下：

已知：①TiO2+易水解，只能存在于强酸性溶液中

②TiCl4的熔点-25.0℃，沸点136.4℃；SiCl4的熔点-68.8℃，沸点57.6℃

回答下列问题：

（1）写出钛铁矿酸浸时，主要成分TiO2反应的离子方程式　　 　　 　　　　 ，加入铁屑的作用是　　　　　　　　　　 　　 。

（2）操作Ⅱ包含的具体操作方法有　　　　　　　　　 　　　　　 。

（3）（3）向“富含TiO2+溶液”中加入Na2CO3粉末得到固体TiO2·nH2O，请用恰当的原理和化学用语解释其原因　　　　 　　　 ，废液中溶质的主要成分是　　　　 　　　 （填化学式）．

（4）用金红石（主要含TiO2）为原料，采用亨特（Hunter）法生产钛的流程如下：

写出沸腾氯化炉中发生反应的化学方程式　　　　 　　　　　　 ，制得的TiCl4液体中常含有少量SiCl4杂质，可采用　 　　　 　　　　　 方法除去．

（5）TiO2直接电解法生产金属钛是一种较先进的方法，电解液为某种可以传导O2-离子的熔融盐，原理如图所示，则其阴极电极反应为：　　　　　　　　 　　　　　　 ，电解过程中阳极电极上会有气体生成，该气体可能含有　　　　　　　　　　 ．

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