作业帮（2011•福建）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
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：化学作业 时间：2024/04/26 19:03:53
（2011•福建）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++2H2O
Ti3+（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．
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++2H2O
Ti3+（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 |
（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）Ksp[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）；
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）Ksp[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）；
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