鈦（Ti）及其合金具有密度小、質量輕、比強度高、耐腐蝕性等優(yōu)點，被稱為“全能金屬”。
（1）工業(yè)上利用金紅石（TiO2）制備金屬鈦的流程如圖：
已知：TiO2轉化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。
i.直接氯化：TiO2（s）+2Cl2（g）=TiCl4（g）+O2（g）△H=+172kJ?mol-1
ii.碳氯化：TiO2（s）+2Cl2（g）+2C（s）═TiCl4（g）+2CO（g）△H=-51kJ?mol-1
①已知：C的燃燒熱為393.5kJ?mol-1，則CO的燃燒熱為 282kJ?mol-1282kJ?mol-1。
②“碳氯化”的反應趨勢遠大于直接氯化，原因是 根據(jù)吉布斯自由能G=△H-T△S，當△H＞0（放熱），△S＞0（熵增）時，G＜0，反應能自發(fā)進行，G＞0時反應不能自發(fā)進行，碳氯化反應中△H＜0，為放熱反應，且反應物2molCl2（g），生成物中有1molTiCl4（g）和2molCO氣體，為氣體體積增大的反應（熵增），直接氯化為放熱反應，所以“碳氯化”的反應趨勢遠大于直接氯化根據(jù)吉布斯自由能G=△H-T△S，當△H＞0（放熱），△S＞0（熵增）時，G＜0，反應能自發(fā)進行，G＞0時反應不能自發(fā)進行，碳氯化反應中△H＜0，為放熱反應，且反應物2molCl2（g），生成物中有1molTiCl4（g）和2molCO氣體，為氣體體積增大的反應（熵增），直接氯化為放熱反應，所以“碳氯化”的反應趨勢遠大于直接氯化。
③“碳氯化”過程中每生成1molTiCl4，理論上轉移電子數(shù)為 4NA4NA。
④“還原”步驟中可使用金屬Mg在1073～1173K及氬氣保護下制取金屬鈦。相比于傳統(tǒng)的氫氣還原法（2500℃下，用H2作還原劑），請從物質轉化與資源綜合利用角度分析，用金屬Mg還原的優(yōu)點是 反應溫度低容易達到，能耗小，氫氣易爆炸不安全反應溫度低容易達到，能耗小，氫氣易爆炸不安全。
（2）我國科學家研究出USTB工藝制取金屬鈦，其原理如圖1。
①該方法使用具有導電性的TiO?TiC固溶體作陽極，碳鋼作陰極，熔鹽作電解質，電解時陽極發(fā)生的主要電極反應為 TiO?TiC-4e-=2Ti2++CO↑TiO?TiC-4e-=2Ti2++CO↑。
②由于水對實驗有嚴重影響，而熔鹽CaCl2具有很強的吸水性，所以必須對CaCl2進行預處理。將裝有CaCl2的坩堝置于電阻爐后，同時以1.5L/min的速度通入氬氣，實驗所得到的熔鹽CaCl2重量隨溫度和時間的變化曲線如圖2所示。圖中244℃時發(fā)生CaCl2脫除結晶水的反應。請結合圖像分析，工業(yè)上一般在778℃時，將通入氬氣的速度降至0.2L/min,其原因可能是 778℃時質量減少量很小，通入氬氣的速度降至0.2L/min足以把水蒸氣吸收778℃時質量減少量很小，通入氬氣的速度降至0.2L/min足以把水蒸氣吸收。
【答案】282kJ?mol-1；根據(jù)吉布斯自由能G=△H-T△S，當△H＞0（放熱），△S＞0（熵增）時，G＜0，反應能自發(fā)進行，G＞0時反應不能自發(fā)進行，碳氯化反應中△H＜0，為放熱反應，且反應物2molCl2（g），生成物中有1molTiCl4（g）和2molCO氣體，為氣體體積增大的反應（熵增），直接氯化為放熱反應，所以“碳氯化”的反應趨勢遠大于直接氯化；4NA；反應溫度低容易達到，能耗小，氫氣易爆炸不安全；TiO?TiC-4e-=2Ti2++CO↑；778℃時質量減少量很小，通入氬氣的速度降至0.2L/min足以把水蒸氣吸收
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：7引用：1難度：0.5
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1．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3等雜質）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應小于氫氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，檢驗
Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則操作B是．
（5）煅燒A的反應方程式是．
（6）a g燒渣經(jīng)過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標準規(guī)定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質量分數(shù)應不低于（用含a、b的表達式表示）．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：5引用：1難度：0.5 -
2．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，檢驗Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是；當pH=5時，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是．
（5）a g燒渣經(jīng)過上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標準規(guī)定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質量分數(shù)應不低于（用含a、b的表達式表示）．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：114引用：4難度：0.5 -
3．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時間一般不超過20min,若在空氣中酸浸時間過長，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常溫下，當pH=5時，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：12引用：1難度：0.5