Question

【題目】）常溫下鈦的化學活性很小，在較高溫度下可與多種物質反應。

（1）工業上由金紅石（含TiO2大于96%）為原料生產鈦的流程如下：

① 沸騰氯化爐中發生的主要反應為：_____________。

② 己知：Ti (s)+2Cl2(g)=TiCl4(l) △H=akJ/mol；

2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s) △H=bkJ/mol；

Na(s) = Na (l) △H=ckJ/mol

則TiCl4(l)＋4Na(l)＝Ti(s)+4NaCl(s) △H=________kJ/mol

③ TiCl4遇水強烈水解，寫出其水解的化學方程式________。

（2）TiO2直接電解法生產鈦是一種較先進的方法，電解質為熔融的氯化鈣，原理如圖所示。二氧化鈦電極連接電源_____極，該極電極反應為__________。

（3）若以二甲醚（CH3OCH3）、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，多孔石墨為電極構成的燃料電池提供上述電解的電源，則該電池工作時負極的電極反應式為____________。

Answer 1

【答案】 TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO 2b-4c-a TiCl4+4H2O=Ti(OH)4↓+4HCl↑ 負 TiO2+4e-=Ti+O2- CH3OCH3+16OH--12e-=2CO32-+11H2O

【解析】（1）①沸騰爐中流程可知反應物為氯氣、碳和TiO2，反應生成TiCl4和一氧化碳，反應的化學方程式為：TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO；②(I) Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(l)△H=a kJ/mol；(II) 2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=bkJ/mol；(III) Na(s)=Na(l)△H=ckJ/mol，根據方程式可知將方程式2(II)-(I)-4(III)得TiCl4(l)+4Na(l)=Ti(s)+4NaCl(s)，△H=2b-4c-a；③TiCl4遇水強烈水解，鈦離子結合氫氧根離子形成氫氧化鈦出的和氯化氫，反應進行徹底，反應的化學方程式TiCl4+4H2O=Ti(OH)4↓+4HCl↑；（2）電解時，陰極上得電子發生還原反應，所以二氧化鈦得電子生成鈦和氧離子，和電源負極相連；電極反應式為TiO2+4e－=Ti+2O2-；（3）原電池中負極發生失去電子的氧化反應，因此二甲醚在負極通入，電解質溶液顯堿性，因此該電池工作時負極的電極反應式為CH3OCH3+16OH--12e-＝2CO32-+11H2O。