Question

四氯化钛（TiCl4）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）制备TiCl4等

四氯化钛（TiCl4）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）制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意如下：回答下列问题：（1）往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++2H2OTi3+（紫色）+Fe3++H2O═TiO2+（无色）+Fe2++2H+加入铁屑的作用是______．（2）在②→③工艺中需要控制条件以形成TiO2?nH2O溶胶，该分散质颗粒直径大小在______范围．（3）若把③中制得的固体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]=2.79×10-39，该温度下反应Fe（OH）3+3H+?Fe3++H2O的平衡常数K=______．（4）已知：TiO2（s）+2Cl2（g）═TiCl4（l）+O2（g）△H=+140kJ?mol-1；2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H=-221kJ?mol-1写出④中TiO2和焦炭、氯气反应生成液态TiCl4和CO气体的热化学方程式：______．（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）依据如表信息，要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4，可采用______方法． TiCl4 SiCl4 熔点/℃ -25.0 -68.8 沸点/℃ 136.4 57.6

Answer 1

（1）往①中加入铁屑至浸出液显紫色，说明浸出液中含有Ti³⁺，由方程式可知，Fe³⁺氧化为Ti³⁺，加入铁屑作还原剂，将Fe³⁺还原为Fe²⁺，防止Ti³⁺被Fe³⁺氧化成TiO²⁺，
故答案为：防止Ti³⁺被Fe³⁺氧化成TiO²⁺；
（2）控制条件以形成TiO₂?n H₂O溶胶，说明得到胶体，其分散质颗粒直径大小为10^-9～10^-7m（或1nm-100nm），
故答案为：10^-9～10^-7m（或1nm-100nm）；
（3）K_sp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=2.79×10^-39，反应Fe （OH）₃+3H^+?Fe³⁺+H₂O的平衡常数K=

c(Fe3+)

c3(H+)

=

c(Fe3+)

( 10?14 c(OH?) )3

=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）×10⁴²=2.79×10^-39×10⁴²=2.79×10³．
故答案为：2.79×10³；
（4）①TiO₂ （s）+2Cl₂ （g）═TiCl₄（l）+O₂（g）△H=+140KJ?mol^-1
②2C（s）+O₂（g）═2CO（g）△H=-221KJ?mol^-1
依据盖斯定律①+②得到：TiO₂（s）+2C（s）+2Cl₂ （g）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81KJ?mol^-1；
故答案为：TiO₂（s）+2C（s）+2Cl₂ （g）=TiCl₄（l）+2CO（g）△H=-81KJ?mol^-1
（5）由工艺流程可知，生成中产生废气，废液，废渣等，不符合绿色化学理念，
故答案为：产生了废气，废液，废渣等；
（6）由表中数据可知，SiCl₄、TiCl₄为液体，二者沸点相差较大，要精制含少量SiCl₄杂质的TiCl₄，可采用蒸馏（或分馏）方法，
故答案为：蒸馏（或分馏）；