(14分)金属钛被称为铁和铝之后崛起的“第三金属”,常见化合价为+4。它是空间技术、航海、化工、医疗上不可缺少的材料。
Ⅰ.工业上用钛铁矿(主要成分FeTiO
3)制备金属钛的一种工艺流程如下图(部分产物略去):

(1)步骤①反应的化学方程式为:2FeTiO
3+ 6C + 7Cl
2
2FeCl
3+ 2TiCl
4+ 6CO,还原剂是
。
(2)步骤②分离出TiCl
4的方法,利用了TiCl
4与FeCl
3 的不同。
(3)步骤④反应的化学方程式为________________________________,该反应在氩气中进行的理由是________________________
______。
(4)绿色化学提倡物料循环。以上流程中,可用于循环的物质除Cl
2、Mg外,还有____________。
II. 工业上也可用TiO
2通过下述两种方法制备金属钛:
方法一:先将TiO
2氯化为TiCl
4,再还原得到Ti。
(5)氯化反应TiO
2(s) +2Cl
2(g)

TiCl
4(l) + O
2(g) 无法自发正向进行,在反应器中加入碳,则在高温条件下反应可顺利进行。试从化学平衡角度解释,往氯化反应器中加碳的原因:
。
方法二:以熔融盐为电解液电解TiO
2获得Ti。其中,碳块为阳极,电极反应式为:2O
2ˉ– 4eˉ=O
2↑;TiO
2作阴极,被还原。
(6)阴极的电极反应式为
。
(7)电解过程中需定期向电解槽中加入碳块的原因是
。