Question

15．鈦及其化合物被廣泛應(yīng)于航天航空、艦艇、機(jī)械制造、涂料、以及光催化觸媒等領(lǐng)域．工業(yè)上以金紅石（主要成分是TiO₂）為原料生產(chǎn)金屬鈦，其工藝流程如圖：

（1）反應(yīng)①中氧化劑和還原劑的質(zhì)盤比為71：12．
（2）反應(yīng)②的化學(xué)方程式是2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti．
（3）室溫下，四氯化鈦為無色液體，利用TiCI₄的水解反應(yīng)可以制造鈦白顏料（TiO₂），水解生成TiO2 ?xH₂O，經(jīng)焙燒得TiO₂．在TiCI₄水解時(shí)需要加人大量的水，并同時(shí)加熱的原因是促進(jìn)水解趨于完全．
（4）納米TiO₂具有廣闊的應(yīng)用前景，利用鈦酸四丁脂[Ti（O-C₄H₉）₄〕在酸性條件下，在乙醇介質(zhì)中水解生成Ti（OH）₄溶膠，溶膠凝化處理后得到凝膠，再經(jīng)干澡和煅燒即得到超細(xì)納米TiO₂．請寫出鈦酸四丁脂〔Ti（O-C₄H₉）₄〕水解生成Ti（OH）₄的化學(xué)方程式Ti（O-C₄H₉）₄+4H₂O→Ti（OH）₄+4HO-C₄H₉，制備納米TiO₂過程中溶液混合時(shí)必須緩慢滴加的原因是防止鈦酸四丁脂水解的速度過快會生成絮凝物或沉淀．

Answer 1

分析 根據(jù)流程可知，工業(yè)上以金紅石（主要成分是TiO₂）與焦炭、氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦及可燃性氣體X，根據(jù)元素守恒可知，X為CO，TiCl₄與鎂在高溫條件下發(fā)生置換反應(yīng)生成鈦和氯化鎂，
（1）反應(yīng)①中的反應(yīng)方程式為TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2C0，根據(jù)方程式可知氧化劑和還原劑的質(zhì)量比；
（2）反應(yīng)②為TiCl₄與鎂在高溫條件下發(fā)生置換反應(yīng)生成鈦和氯化鎂，據(jù)此書寫化學(xué)方程式；
（3）TiCI₄水解生成TiO₂ ?xH₂O，經(jīng)焙燒得TiO₂，在TiCI₄水解時(shí)需要加人大量的水同時(shí)加熱可以促進(jìn)水解趨于完全；
（4）鈦酸四丁脂〔Ti（O-C₄H₉）₄〕水解生成Ti（OH）₄和丁醇，據(jù)此書寫化學(xué)方程式，制備納米TiO₂過程中如果水解的速度過快會生成絮凝物或沉淀，則得不到納米TiO₂．

解答 解：（1）反應(yīng)①中的反應(yīng)方程式為TiO₂+2C+2Cl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$TiCl₄+2C0，根據(jù)方程式可知氧化劑為氯氣，還原劑為碳，它們的質(zhì)量比為71×2：12×2=71：12，
故答案為：71：12；
（2）反應(yīng)②為TiCl₄與鎂在高溫條件下發(fā)生置換反應(yīng)生成鈦和氯化鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti，
故答案為：2Mg+TiCl₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2MgCl₂+Ti；
（3）TiCI₄水解生成TiO₂ ?xH₂O，經(jīng)焙燒得TiO₂，在TiCI₄水解時(shí)需要加人大量的水同時(shí)加熱可以促進(jìn)水解趨于完全，
故答案為：促進(jìn)水解趨于完全；
（4）鈦酸四丁脂〔Ti（O-C₄H₉）₄〕水解生成Ti（OH）₄和丁醇，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ti（O-C₄H₉）₄+4H₂O→Ti（OH）₄+4HO-C₄H₉，制備納米TiO₂過程中如果水解的速度過快會生成絮凝物或沉淀，則得不到納米TiO₂，
故答案為：Ti（O-C₄H₉）₄+4H₂O→Ti（OH）₄+4HO-C₄H₉；防止鈦酸四丁脂水解的速度過快會生成絮凝物或沉淀．

點(diǎn)評 本題考查氧化還原反應(yīng)及水解反應(yīng)，為高頻考點(diǎn)，把握發(fā)生的反應(yīng)及反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化為解答的關(guān)鍵，答題時(shí)注意對流程的分析，本題側(cè)重分析與應(yīng)用能力的考查，題目難度中等．