TiO2俗称钛白粉,用途广泛,现正广泛开发,将来有机会成为新工业。工业上利用TiO2制备金属钛的流程如下。
已知:I.
Ti(s)+O2(g)=TiO2(s) △H=-946 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221 kJ·mol-1
Ti(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g) △H=-815 kJ·mol-1
II.某温度下各物质的沸点如下:
物质 |
TiCl4 |
FeCl3 |
SiCl4 |
AlCl3 |
沸点/℃ |
136 |
310 |
56.5 |
180 |
回答下列问题:
(1)在氯化工序中发生反应:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO (g) 。试计算其反应的△H= kJ•mol-1;反应的平衡常数表达式K= ,在下图中作出TiCl4达到平衡后百分含量随温度的变化趋势图。
(2)氯化过程中带入的副产物有FeCl3、SiCl4和AlCl3,可用 方法获得较纯净的TiCl4。
(3)TiO2与Cl2反应:TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(l)+O2(g)△H=+151kJ•mol-1。该反应在高温条件下但难以发生,但加入碳后反应能顺利进行,试解析上述原因
(4)还原工序要在惰性气体的气氛中进行的理由是_______________________。
(5)制取Ti的新工艺是用二氧化钛作阴极,以石墨为阳极,以CaCl2熔盐做电解质(在熔融状态下能传导O2-),电解而得到Ti,该工艺具有操作简单,成本低,无污染等优点,写出电解制备金属钛时阴极的电极反应式: 。
A、B、C、D四种元素处于同一周期。在同族元素中,A的气态氢化物沸点最高,B的最高价氧化物对应水化物的酸性在同周期中最强,C的电负性介于A、B之间,D与B相邻。(1)C原子的价电子排布式为___________________
(2)A、B、C三种原子的第一电离能由大到小的顺序是(写元素符号)_____。
(3)B的单质分子中存在①个键;D的最简单气态氢化物分子中的中心原子轨道采用②杂化。B和D形成一种超硬、耐磨、耐高温的化合物,该化合物属于③_______晶体,其硬度比金刚石
④(填“大”或“小”)。
(4)A的气态氢化物的沸点在同族中最高的原因____________________________。
(6分) 在H2、NH4Cl、SiC、CO2、HF中,由极性键形成的非极性分子有(1)________,由非极性键形成的非极性分子有(2)________,能形成分子晶体的物质是(3)________,含有氢键的晶体的化学式是(4)________,属于离子晶体的是(5)________,属于原子晶体的是(6)________。
(5分)(1)氯酸钾熔化,粒子间克服的作用力是________;二氧化硅熔化,粒子间克服的作用力是________;碘的升华,粒子间克服的作用力是________。三种晶体的熔点由高到低的顺序是________。
(2)下列六种晶体:①CO2,②NaCl,③Na,④Si,⑤金刚石,它们的熔点从低到高的顺序为__________(填序号)。
(4分)用元素符号填空:
(1)原子半径最小的元素是________。(2)第一电离能最大的元素是________。
(3)电负性最大的元素是________。
(4)第四周期中,第一电离能最小的元素是________。
氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,附气体的能力强,性质稳定,请回答:
(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是 ,在导线中电子流动方向为 (用a、b表示)。
(2)负极反应式为 。(3)电极表面镀铂粉的原因为 。
(4)该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。因此,大量安全储氢是关键技术之一金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:
Ⅰ.2Li+H22LiH Ⅱ.LiH+H2O==LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是 ,反应Ⅱ中的氧化剂是 。
②已知LiH固体密度为 0.82g/cm3。用锂吸收 224L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。