钛（Ti）及其合金具有密度小、质量轻、比强度高、耐腐蚀性等优点，被称为“全能金属”。
（1）工业上利用金红石（TiO2）制备金属钛的流程如图：
已知：TiO2转化为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的燃烧热为393.5kJ•mol-1，则CO的燃烧热为 282kJ•mol-1282kJ•mol-1。
②“碳氯化”的反应趋势远大于直接氯化，原因是 根据吉布斯自由能G=△H-T△S，当△H＞0（放热），△S＞0（熵增）时，G＜0，反应能自发进行，G＞0时反应不能自发进行，碳氯化反应中△H＜0，为放热反应，且反应物2molCl2（g），生成物中有1molTiCl4（g）和2molCO气体，为气体体积增大的反应（熵增），直接氯化为放热反应，所以“碳氯化”的反应趋势远大于直接氯化根据吉布斯自由能G=△H-T△S，当△H＞0（放热），△S＞0（熵增）时，G＜0，反应能自发进行，G＞0时反应不能自发进行，碳氯化反应中△H＜0，为放热反应，且反应物2molCl2（g），生成物中有1molTiCl4（g）和2molCO气体，为气体体积增大的反应（熵增），直接氯化为放热反应，所以“碳氯化”的反应趋势远大于直接氯化。
③“碳氯化”过程中每生成1molTiCl4，理论上转移电子数为 4NA4NA。
④“还原”步骤中可使用金属Mg在1073～1173K及氩气保护下制取金属钛。相比于传统的氢气还原法（2500℃下，用H2作还原剂），请从物质转化与资源综合利用角度分析，用金属Mg还原的优点是 反应温度低容易达到，能耗小，氢气易爆炸不安全反应温度低容易达到，能耗小，氢气易爆炸不安全。
（2）我国科学家研究出USTB工艺制取金属钛，其原理如图1。
①该方法使用具有导电性的TiO•TiC固溶体作阳极，碳钢作阴极，熔盐作电解质，电解时阳极发生的主要电极反应为 TiO•TiC-4e-=2Ti2++CO↑TiO•TiC-4e-=2Ti2++CO↑。
②由于水对实验有严重影响，而熔盐CaCl2具有很强的吸水性，所以必须对CaCl2进行预处理。将装有CaCl2的坩埚置于电阻炉后，同时以1.5L/min的速度通入氩气，实验所得到的熔盐CaCl2重量随温度和时间的变化曲线如图2所示。图中244℃时发生CaCl2脱除结晶水的反应。请结合图像分析，工业上一般在778℃时，将通入氩气的速度降至0.2L/min,其原因可能是 778℃时质量减少量很小，通入氩气的速度降至0.2L/min足以把水蒸气吸收778℃时质量减少量很小，通入氩气的速度降至0.2L/min足以把水蒸气吸收。
【答案】282kJ•mol-1；根据吉布斯自由能G=△H-T△S，当△H＞0（放热），△S＞0（熵增）时，G＜0，反应能自发进行，G＞0时反应不能自发进行，碳氯化反应中△H＜0，为放热反应，且反应物2molCl2（g），生成物中有1molTiCl4（g）和2molCO气体，为气体体积增大的反应（熵增），直接氯化为放热反应，所以“碳氯化”的反应趋势远大于直接氯化；4NA；反应温度低容易达到，能耗小，氢气易爆炸不安全；TiO•TiC-4e-=2Ti2++CO↑；778℃时质量减少量很小，通入氩气的速度降至0.2L/min足以把水蒸气吸收
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：7引用：1难度：0.5
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1．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，检验
Fe3+已经除尽的试剂是．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则操作B是．
（5）煅烧A的反应方程式是．
（6）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：5引用：1难度：0.5 -
2．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如图：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，检验Fe3+已经除尽的试剂是；当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是．
（5）a g烧渣经过上述工艺可得红氧化铁b g.药典标准规定，制得的红氧化铁中含氧化铁不得少于98.0%，则所选用的烧渣中铁的质量分数应不低于（用含a、b的表达式表示）．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：114引用：4难度：0.5 -
3．硫铁矿烧渣是硫铁矿生产硫酸过程中产生的工业废渣（主要含Fe2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等杂质）．用该烧渣制取药用辅料--红氧化铁的工艺流程如下：
（1）在“还原焙烧”中产生的有毒气体可能有．
（2）“酸浸”时间一般不超过20min,若在空气中酸浸时间过长，溶液中Fe2+含量将下降，其原因是（用离子方程式表示）．
（3）根据下表数据：
在“除杂”步骤中，为除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值应小于氢氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 开始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常温下，当pH=5时，溶液中c（Al3+）=mol•L-1（已知常温下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是将溶液中Fe2+转变为碳酸亚铁沉淀，则A的操作是．发布：2025/1/19 8:0:1组卷：12引用：1难度：0.5
