TiO
2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TiO
2制备金属钛的流程如下。

已知:I.
Ti(s)+O
2(g)=TiO
2(s) △H=-946 kJ·mol
-12C(s)+O
2(g)="2CO(g)" △H=-221 kJ·mol
-1Ti(s)+2Cl
2(g)=TiCl
4(g) △H=-815 kJ·mol
-1II.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:TiO
2(s)+2Cl
2(g)+2C(s)

TiCl
4(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TiCl
4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FeCl
3、SiCl
4和AlCl
3,可用
方法获得较纯净的TiCl
4。
(3)TiO
2与Cl
2反应:TiO
2(s)+2Cl
2(g)

TiCl
4(l)+O
2(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CaCl
2熔盐做电解质(在熔融状态下能传导O
2-),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:
。