金属钛被称为“21世纪金属”．（1）工业上用钛矿石（含FeTiO3，含FeO、Al2O3、SiO2等杂质）经过以下流程制得TiO2：TiCl4（g）+O2（g）；△H=+151kJ/mol②TiCl4+2Mg2MgCl2+Ti在实际生产中，需在反应①

Question

金属钛被称为“21世纪金属”．
（1）工业上用钛矿石（含FeTiO₃，含FeO、Al₂O₃、SiO₂等杂质）经过以下流程制得TiO₂：
TiCl₄（g）+O₂（g）；△H=+151kJ/mol
②TiCl₄+2Mg  2MgCl₂+Ti
在实际生产中，需在反应①过程中加入碳才能顺利制得TiCl₄，其原因是：______．
（3）若已知：C（s）+O₂（g）=CO₂（g）△H=-394kJ/mol，则由固体TiO₂、固体C与Cl₂气反应制取气态TiCl₄的热化学方程式为______．

Answer 1

（1）①氧化铝是两性氧化物，既能和强酸反应又能和强碱反应生成盐和水：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O，二氧化硅是酸性氧化物，能和强碱反应生成硅酸钠和水：SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O，故答案为：Al₂O₃+2NaOH=2NaAlO₂+H₂O；SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O；
②Fe²⁺在酸性条件下能被H₂O₂氧化成Fe³⁺，H₂O₂被还原成水：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
③胶体的粒子直径大小为：1～100nm，所以步骤Ⅲ中需要控制条件以形成TiO₂•nH₂O胶体，该分散质颗粒直径大小在1～100nm，故答案为：1～100nm；
（2）电解时，阴极上得电子发生还原反应，所以二氧化钛得电子生成钛和氧离子，电极反应式为TiO₂+4e-=Ti+2O^2-，故答案为：TiO₂+4e^-=Ti+2O^2-；
TiO₂（s）+2Cl₂（g）⇌TiCl₄（l）+O₂（g），该反应是可逆反应，碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动，并利用反应放热，导致反应顺利进行，使生成更多TiCl₄，
故答案为：碳单质与氧气反应减小产物浓度使平衡向右移动，并利用反应放热，导致反应顺利进行，使生成更多TiCl₄；
（3）将方程式TiO₂（s）+2Cl₂（g）TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+151kJ•mol^-1和C（s）+O₂（g）=CO₂（g）；△H=-394kJ•mol^-1相加，得方程式：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+C（s）=TiCl₄（l）+CO₂（g）△H=+151kJ•mol^-1-394kJ•mol^-1=-243KJ•mol^-1，
故答案为：TiO₂（s）+2Cl₂（g）+C（s）=TiCl₄（l）+CO₂（g）△H=-243KJ•mol^-1．