钛及其化合物性质(补充))
钛及其化合物的镀膜性质

可用在吸收pump。
Ion pump。
Ti sublimation pump。
镀出来的折射率无法确定。
Ti0.8Zr0.2 O2为黄金色。
TiO2熔点高,通常用Ti2O3或TiO加氧来蒸镀。
所以有Ti0.5Zr0.5 Ox(Substance 1)较稳定。
TiO2+Pr6O11+?(Substance 2)较容易镀但不稳定(用e-bean较稳定)。
钛及其化合物的镀膜性质
在镀膜时,有些材料具有活性,很容易跟其他的气体起作用,钛就是一个很好的例子。
活性很好的话,在镀上基板时会跟基板起化学作用,那它镀上去的附着性就非常的好。
像洗的很干净的玻璃,上方一定会有一些具自由基的氧(没有与SiO键结的氧),假设是镀钛上去好了,那就会形成TiO的键结,也就是一层化合物上键结了另一层的化合物那整个结构是非常牢固的。
所以在镀活性材料时,它的接着力好很多。
在镀钛的时候...
如果真空腔内有氮、氧,因钛是很活性的(钛跟氮一样多) 。
Ti2O3:蓝色,TiO2:膜层时为透明,粉末状为白色,即工业用钛白粉。
TiOx:可以是黑咖啡色。
TiNx:可以是咸菜色。
高温耐熔金属依次为钨、钽、钼、钶、铂(白金)等,最常用的为钨、钽、钼。
钛的基本知识

钛的基本性质原子结构钛位于元素周期表中ⅣB族,原子序数为22,原子核由22个质子和20-32个中子组成,核外电子结构排列为1S22S22P63S23D24S2。
原子核半径5x10-13厘米。
物理性质钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米(20℃),熔点1668±4℃,熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子,沸点3260±20℃,汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子,临界温度4350℃,临界压力1130大气压。
钛的导热性和导电性能较差,近似或略低于不锈钢,钛具有超导性,纯钛的超导临界温度为0.38-0.4K。
在25℃时,钛的热容为0.126卡/克原子·度,热焓1149卡/克原子,熵为7.33卡/克原子·度,金属钛是顺磁性物质,导磁率为1.00004。
钛具有可塑性,高纯钛的延伸率可达50-60%,断面收缩率可达70-80%,但强度低,不宜作结构材料。
钛中杂质的存在,对其机械性能影响极大,特别是间隙杂质(氧、氮、碳)可大大提高钛的强度,显著降低其塑性。
钛作为结构材料所具有的良好机械性能,就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。
化学性质钛在较高的温度下,可与许多元素和化合物发生反应。
各种元素,按其与钛发生不同反应可分为四类:第一类:卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物;第二类:过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体;第三类:锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体;第四类:惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素(除钪外),锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。
与化合物的反应:◇HF和氟化物氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4,反应式为(1);不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜,可防止HF浸入钛的内部。
氢氟酸是钛的最强熔剂。
即使是浓度为1%的氢氟酸,也能与钛发生激烈反应,见式(2);无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应,仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。
Ti的基本性质

钛的基本性质原子结构钛位于元素周期表中ⅣB族,原子序数为22,原子核由22个质子和20-32个中子组成,核外电子结构排列为1S22S22P63S23D24S2。
原子核半径5x10-13厘米。
物理性质钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米(20℃),熔点1668±4℃,熔化潜热3.7-5.0千卡/克原子,沸点3260±20℃,汽化潜热102.5-112.5千卡/克原子,临界温度4350℃,临界压力1130大气压。
钛的导热性和导电性能较差,近似或略低于不锈钢,钛具有超导性,纯钛的超导临界温度为 0.38-0.4K。
在25℃时,钛的热容为0.126卡/克原子·度,热焓1149卡/克原子,熵为7.33卡/克原子·度,金属钛是顺磁性物质,导磁率为1.00004。
钛具有可塑性,高纯钛的延伸率可达50-60%,断面收缩率可达70-80%,但强度低,不宜作结构材料。
钛中杂质的存在,对其机械性能影响极大,特别是间隙杂质(氧、氮、碳)可大大提高钛的强度,显著降低其塑性。
钛作为结构材料所具有的良好机械性能,就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。
化学性质钛在较高的温度下,可与许多元素和化合物发生反应。
各种元素,按其与钛发生不同反应可分为四类:第一类:卤素和氧族元素与钛生成共价键与离子键化合物;第二类:过渡元素、氢、铍、硼族、碳族和氮族元素与钛生成金属间化物和有限固溶体;第三类:锆、铪、钒族、铬族、钪元素与钛生成无限固溶体;第四类:惰性气体、碱金属、碱土金属、稀土元素(除钪外),锕、钍等不与钛发生反应或基本上不发生反应。
与化合物的反应:◇ HF和氟化物氟化氢气体在加热时与钛发生反应生成TiF4,反应式为(1);不含水的氟化氢液体可在钛表面上生成一层致密的四氟化钛膜,可防止HF浸入钛的内部。
氢氟酸是钛的最强熔剂。
即使是浓度为1%的氢氟酸,也能与钛发生激烈反应,见式(2);无水的氟化物及其水溶液在低温下不与钛发生反应,仅在高温下熔融的氟化物与钛发生显著反应。
钛的全面数据介绍

钛维基百科,自由的百科全书(重定向自鈦)跳转到:导航, 搜索钛的特性钪- 钛- 钒钛锆元素周期表总体特性名称, 符号, 序号钛、Ti、22系列过渡金属族, 周期, 元素分区4族, 4, d密度、硬度4507 kg/m3、6颜色和外表银色地壳含量0.41 %原子属性原子量47.867 原子量单位原子半径(计算值)140(176)pm共价半径136 pm范德华半径无数据价电子排布[氩]3d24s2电子在每能级的排布2,8,10,2(图)氧化价(氧化物)4,3,2,1[1](两性的)晶体结构六方密排晶格物理属性物质状态固态熔点1941 K(1668 °C)沸点3560 K(3287 °C)摩尔体积10.64×10-6m3/mol汽化热4.21 kJ/mol熔化热15.45 kJ/mol蒸气压0.49 帕(1933K)声速4140 m/s(293.15K)其他性质电负性1.54(鲍林标度)比热520 J/(kg·K)电导率2.34×106/(米欧姆)热导率21.9 W/(m·K)第一电离能658.8 kJ/mol第二电离能1309.8 kJ/mol第三电离能2652.5 kJ/mol第四电离能4174.6 kJ/mol第五电离能9581 kJ/mol第六电离能11533 kJ/mol第七电离能13590 kJ/mol第八电离能16440 kJ/mol第九电离能18530 kJ/mol第十电离能20833 kJ/mol最稳定的同位素同位素丰度半衰期衰变模式衰变能量MeV 衰变产物44Ti 人造63年电子捕获0.268 44Sc46Ti 8.0 % 稳定47Ti 7.3 % 稳定48Ti 73.8 % 稳定49Ti 5.5 % 稳定50Ti 5.4 % 稳定核磁共振特性47Ti 49Ti核自旋-5/2 -7/2灵敏度0.00209 0.00376在没有特别注明的情况下使用的是国际标准基准单位单位和标准气温和气压钛是一种化学元素,化学符号Ti,原子序数22,是一种银白色的过渡金属,其特征为重量轻、强度高、具金属光泽,亦有良好的抗腐蚀能力。
金属钛

钛元素发现钛是英国化学家格雷戈尔(Gregor R W ,1762—1817。
)在1791年研究钛铁矿和金红石时发现的。
四年后,1795年,德国化学家克拉普罗特(Klaproth M H ,1743—1817。
)在分析匈牙利产的红色金红石时也发现了这种元素。
他主张采取为铀(1789年由克拉普罗特发现的)命名的方法,引用希腊神话中太旦神族“Titans”的名字给这种新元素起名叫“Titanium”。
中文按其译音定名为钛。
格雷戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛,而不是金属钛。
因为钛的氧化物极其稳定,而且金属钛能与氧、氮、氢、碳等直接激烈地化合,所以单质钛很难制取。
直到1910年才被美国化学家亨特(Hunter M A )第一次制得纯度达99.9%的金属钛。
从发现钛元素到制得纯品,历时100多年。
而钛真正得到利用,认识其本来的真面目,则是本世纪40年代以后的事了。
目前钛的生产量激增,它的应用范围也在不断扩大,它在航海和航空制造业上得到广泛的应用。
钛(Ti)---银灰色金属,比重4.5,熔点1668°C。
钛是一种很特别的金属,质地非常轻盈,却又十分坚韧和耐腐蚀,它不会像银会变黑,在常温下终身保持本身的色调。
钛的熔点与铂金相差不多,因此常用于航天.军工精密部件。
加上电流和化学处理后,会产生不同的颜色。
由于钛的以上特性,它特有的银灰色调不论是高抛光.丝光.亚光都有很好的表现,是除贵金属铂,金以外最合适的首饰金属,在国外现代首饰设计中经常使用,是国际上流行的首饰用材。
至于款型设计上,极简干净的切割,高度的设计性与低调的前卫风格,备受年轻白领的推崇。
但由于钛的加工技术要求很高,用普通设备很难浇铸成型,用普通工具又很难将它焊接起来,所以很难形成生产规模。
因此,在国内首饰市场很难见到它的踪影,市场上俗称钛金。
钛如同它的名字一样是一种具有英雄气概的金属,银亮,轻盈,坚牢。
在化学上,大名鼎鼎的强腐蚀剂“王水”能够吞噬白银、黄金,以至把号称“不锈”的不锈钢侵蚀,变得锈迹斑驳,面目全非。
钛的配合物及钛(Ⅲ)化合物

钛(Ⅳ)的配合物
钛(Ⅳ)的卤化物和硫酸盐都易形成配合物 • ㈠与卤化物 • ㈡与硫酸盐 • ㈢与双氧水 • ㈣另类配合物
㈠与卤化物
• 钛的卤化物与相应的卤化氢或他们的盐 生成M2[TiX6]配合物,如H2[TiX6] • 用金属钛制备[TiF6]2-方程式如下: • Ti+4HF=TiF4+2H2 2Ti+6HF=2TiF4+3H2 TiF4+2F-=[TiF6]2-
23-4 钛的配合物及钛 (Ⅲ)化合物
作者:李浩桢(322#1)
常见过渡金属轨道式:
• Sc Fe Ti V Cr Mn
3d14s2 3d24s2
Co
3d24s2
Ni
3d54s1
Cu
3d54s2
Zn
3d64s2
3d74s2
3d84s2
3d104s
3d104s2
常见过渡金属元素的存在形态
•
• •
• 溶液中的Ti3+可以用Fe3+为氧化剂进行滴 定,其反应为: • Ti2(SO4)3+Fe2(SO4)3===2Ti(SO4)2+Fe SO4 • 溶液中加KSCN为指示剂。
• 当加入稍过量的Fe3+时,立即与KSCN生成红 色[FeNCS]+,表示反应已经达到终点。在有 机化学中还可以测定硝基化合物的含量,因为 可将硝基化合物还原为胺: • RNO2+4Ti3++2H2O === RNH2+TiO2++2H+ • 更强的还原机可将Ti3+还原成Ti2+离子,但Ti2+ 更不稳定
• 利用此反应可以进行钛的定性检验和比 色分析
㈣另类配合物
其他碳化钛TiC物理性质

4. TiO (1)物理性质 • TiO是一种具有金属光泽的金黄色物质。 (2)化学性质 • TiO是一种碱性氧化物,又是一种强还原剂,容易被氧 化。 • TiO在空气中加热至800℃,被氧化成TiO2。 • TiO不溶于水,与H2SO4或HCl反应放出H2气形成三价钛 盐。 • TiO可与F2、Cl2、Br2等反应形成四价钛的化合物。 • 在沸腾的HNO3中TiO被氧化成TiO2 (3)制取 • TiO 可 由 TiO2 和 金 属 Ti 粉 混 合 , 在 真 空 条 件 下 , 于 1550℃时加热制得。也可用C或金属Mg、Al在高温下还 原TiO2制得。
• • • •
•
(2)化学性质 TiO2中O-Ti键结合力很强,因而TiO2具有 较稳定的化学性质。 TiO2的热稳定性较大。 TiO2实际上不溶于水和稀酸,在加热条件 下能溶于浓H2SO4、浓HCl和浓HNO3,也 可溶于HF中。 TiO2在高温下能被H2和一些活泼金属,如 K、Na、Ca、Mg、Al等还原。
(3)制取 • TiO2在有还原剂C存在的条件下,加热至 800~1000℃时,可被Cl2氯化成TiCl4,是工业 生产TiCl4的主要方法。 • TiO2 + C + 2Cl2 = TiCl4 +CO2 (4)用途 • TiO2是重要的化工原料,也是当今最好的白色 颜料。 • 它是搪瓷釉最好的白色乳浊剂;是电焊条外涂 层的主要成分之一。 • TiO2被广泛用作催化剂、吸附剂、杀菌剂、除 臭剂、防晒剂等材料中。
钛的力学性能不仅取决于化学成分,而且与 所承受的机械加工及热处理方法有关。对于使用 不同方法生产的钛,由于所含杂质量不同,在机 械性能上有着明显的差异。 硬度是判断海绵钛质量的基本参数之一。优 质工业纯钛的布氏硬度一般小于120。 钛的比强度(强度/密度比)高于铁和铝。 钛和钛合金在低温下仍能保持其力学性能 。
过渡元素一

第二十一章过渡元素(一)21-1 钛及其化合物钛是过渡金属元素,在地壳中的丰度是0.63 %,居元素分布序列中的第十位。
钛的主要矿物有钛铁矿FeTiO 3、金红石TiO 2和组成复杂的钒钛铁矿,我国四川攀枝花地区有极丰富的钒钛铁矿。
1. 钛的性质纯净的钛具有银白色的金属光泽,有良好的可塑性,是一种新兴的结构材料。
它的密度为4.54g /cm 3,比钢轻。
机械强度却与钢相似。
钛兼有钢和铝的优点,且耐热性能好,熔点高达1933K ,是制造飞机、火箭和宇宙飞船等最好的材料。
钛被誉为宇宙金属。
在酸性溶液中,φ Aθ(Ti 2+ /Ti )= -1.63V φA θ(TiO 2 /Ti )= -0.88V从标准电极电势看, 钛是还原性很强的金属, 但因在钛的表面容易生成致密的、钝性的氧化物薄膜,使得钛具有优良的抗腐蚀性,特别是对海水的抗腐蚀力很强。
用钛制造的轮船不用涂漆,在海水中也不会生锈。
钛能溶于热的盐酸和热硝酸中。
钛的最好的溶剂是氢氟酸或含有氟离子的酸,因为 F - 与钛生成配合物促进钛的溶解。
Ti + 6HF = [TiF 6 ] 2 - + 2H + + 2H 2 ↑2. 钛的制备由于钛在高温下化合能力极强,可与氧、碳、氮以及其他许多元素化合,甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也不能使用,因此钛的最大的缺点是难于提炼。
现在制备金属钛常用的方法是在1070K ,于氩气氛中用熔融的金属镁还原四氯化钛蒸气。
1070KTiCl 4 + 2Mg == Ti + 2MgCl 2除用镁作还原剂外,还可以用金属钠为还原剂从TiCl4制取金属钛。
TiCl 4 + 4Na == Ti + 4NaCl3 、二氧化钛天然的二氧化钛称为金红石,是一种桃红色的晶体,有时因含有微量的Fe 、Nb 、Sn 、V 、Cr 等杂质而呈黑色。
经过化学处理制造出来的纯净二氧化钛是雪白色的粉末,俗称钛白。
钛白是世界上最白的东西,其遮盖性大于锌白,持久性高于铅白,是一种宝贵的白色颜料。
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钛及其化合物性质1、自然界存在:钛在自然界存在丰度0.42%,在所有元素居第10位,我国含量丰富。
钛的主要钛铁矿(FeTiO3)和金红石(TiO2)。
2、钛单质此,一般金属在酸、碱、盐的溶液中变得千疮百孔而钛却安然无恙。
液态钛几乎能溶解所有的金属,因此可以和多种金属形成合金。
钛加入钢中制得的钛钢坚韧而富有弹性。
钛与金属Al、Sb、Be、Cr、Fe等生成填隙式化合物或金属间化合物。
钛合金制成飞机比其它金属制成同样重的飞机多载旅客100多人。
制成的潜艇,既能抗海水腐蚀,又能抗深层压力,其下潜深度比不锈钢潜艇增加80%。
同时,钛无磁性,不会被水雷发现,具有很好的反监护作用。
钛具有“亲生物“’性。
在人体内,能抵抗分泌物的腐蚀且无毒,对任何杀菌方法都适应。
因此被广泛用于制医疗器械,制人造髋关节、膝关节、肩关节、胁关节、头盖骨,主动心瓣、骨骼固定夹。
当新的肌肉纤维环包在这些“钛骨”上时,这些钛骨就开始维系着人体的正常活动。
钛在人体中分布广泛,正常人体中的含量为每70kg体重不超过15mg,其作用尚不清楚。
但钛能刺激吞噬细胞,使免疫力增强这一作用已被证实】3、钛的冶炼钛在1791年被发现,而第一次制得纯净的钛却是在1910年,中间经历了一百余年。
原因在于:钛在高温下性质十分活泼,很易和氧、氮、碳等元素化合,要提炼出纯钛需要十分苛刻的条件。
工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛,再由二氧化钛制取金属钛。
浓硫酸处理磨碎的钛铁矿(精矿),发生下面的化学反应:FeTiO3+3H2SO4 == Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O FeTiO3+2H2SO4 == TiOSO4+FeSO4+2H2OFeO+H2SO4 == FeSO4+H2O Fe2O3+3H2SO4 == Fe2(SO4)3+3H2O 为了除去杂质Fe2(SO4)3,加入铁屑,Fe3+还原为Fe2+,然后将溶液冷却至273K以下,使得FeSO4.7H2O(绿矾)作为副产品结晶析出。
Ti(SO4)2和TiOSO4水解析出白色的偏钛酸沉淀,反应是: Ti(SO4)2+H2O == TiOSO4+H2SO4 TiOSO4+2H2O == H2TiO3+H2SO41锻烧偏钛酸即制得二氧化钛: H2TiO3 == TiO2+H2OTiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO4、钛常见化合物(1) 二氧化钛钛白是经过化学处理制造出来的纯净的二氧化钛,它是重要的化工原料。
制取钛白的方法主要有两种:一种是用干燥的氧气在923~1023K对四氯化钛进行气相氧化:TiCl4 + O2=TiO2 + 2Cl2另一种是硫酸法,在此法中,首先使磨细的钛铁矿同浓硫酸(浓度在80%以上,温度在343~353K)在不断地通入空气并搅拌的条件下进行反应,制得可溶性硫酸盐:FeTiO3 + 2H2SO4=TiOSO4 + FeSO4 + 2H2O由于这一反应是放热的,反应剧烈时,温度可上升到473K左右。
用水浸取固相物,得钛盐水溶液,通称钛液。
制取钛白时,关键的一环是使钛液水解,制得水合二氧化钛沉淀:TiOSO4 + 2H2O =TiO2·H2O + H2SO4根据中和-水解平衡移动原理可知,钛液的浓度、酸度及温度均能影响水解反应的进行,浓度越小,酸度越小,温度越高,水解反应越容易发生。
因此,钛液的水解有稀释水解、加碱中和水解和加热水解三种方法。
目前大量应用的是加热水解法。
虽然钛液浓度较大,酸度较高,但只要加热提高钛液的温度,也能促使水解的发生,使水合二氧化钛沉淀析出。
为了提高钛液的温度,以便加快水解反应速度,提高水解率,常常要在加压的条件下进行加热水解。
这样也可使生成的沉淀颗粒比较紧密:产品钛白有较好物理性能。
将水解所得的水合二氧化钛(一般称为偏钛酸,即 型钛酸)过滤洗涤,然后在高温下(1173~1223K)锻烧,即得产品钛白。
二氧化钛受热时为浅黄色,冷下来呈白色。
在制取钛白的过程中,需要测定钛液中Ti(IV)的含量。
测定时首先往钛液中加铝片,将Ti(IV)还原为Ti3+:3Ti(IV) + Al =3Ti3+ + Al3+然后,通过测定Ti3+,得知钛液中Ti(IV)的含量。
Ti3+离子有还原性,其还原能力比Sn2+离子还要强。
根据:TiO2+(水)+ 2H+ + e-=Ti3+ + H2O Fe3+ + Fe =Fe2+Ti3+离子可以还原Fe3+离子:Ti3+ + Fe3+=Ti(IV) + Fe2+根据这个反应,以KSCN为指示剂,用标准的Fe3+溶液,以滴定法测定溶液中Ti3+的含量。
滴定时,Fe3+稍一过量,即与SCN-生成血红色的[FeSCN]2+表示反应已达终点。
钛白的用途很广泛。
由于它化学性质稳定,物理性能优异,兼有铅白的遮盖性能和锌白的2持久性能;常用来作高级白色颜料,在造纸工业中作填充剂,合成纤维中作消光剂。
将二氧化钛与碳酸钡一起熔融(加入氯化钡或碳酸钠作助熔剂)得偏钛酸钡:TiO2 + BaCO3=BaTiO3 + CO2↑偏钛酸钡具有显著的“压电性能”,用于超声波发生装置中。
二氧化钛不溶于水或稀酸,但能溶于热浓硫酸或熔化的硫酸氢钾中,如:TiO2 + H2SO4=TiOSO4 + H2O二氧化钛溶于浓硫酸所得溶液虽然是酸性的,但加热煮沸也能发生水解,得到不溶于酸、碱的水合二氧化钛(即β型钛酸)。
若加碱于新制备的钛盐的酸性溶液,得到新鲜水合二氧化钛(即α型钛酸),其反应活性比β钛酸大,能溶于稀酸,也能溶于浓碱。
溶于浓氢氧化钠后,从溶液中可以结晶析出化学式为Na2TiO3·n H2O的水合钛酸盐。
将钛酸(TiO2·x H2O)或二氧化钛用浓硫酸加热转化,生成硫酸氧钛TiOSO4或称硫酸钛酰,它为白色粉末,能溶于冷水中,热水会使它分解。
TiOSO4 + H2O =TiO2 + H2SO4自由状态的硫酸钛正盐Ti(SO4)2尚未能确定其存在。
另一方面,已知有M(I)2[Ti(SO4)3]型三硫酸基钛酸盐,例如铵盐(NH4)2[Ti(SO4)3]·2H2O。
在白然界中广泛存在得钛铁矿是偏钛酸铁FeTiO3。
可注意的是,它和Fe2O3属同晶形。
因此,钛铁矿共存于赤铁矿(Fe2O3)中,其中TiO2含量最高,竟达7%。
(2)三价钛化合物用锌及酸还原四价钛化合物溶液,或用电解还原法,容易获得三价钛化合物。
三价钛离子呈紫色,具有强烈的还原性,比二价锡的还原性还要强得多。
将四氯化钛和多量氢的混合气体导过灼热管即可制取无水三氯化钛TiCl3,它为紫色粉末。
三氯化钛若在700℃于氢气流中加热,就变为TiCl2和TiCl4。
用锌处理四价钛盐的盐酸溶液,或将钛溶于盐酸中,得三氯化钛的水溶液,可以结出六水合三氯化钛TiCl3·6H2O的紫色晶体。
如果在浓的溶液上面,加一层无水乙醚,并导入氯化氢至饱和,可由绿色的乙醚溶液中得绿色的六水合物。
重要的钛卤化物有TiCl3、TiCl4和TiI4。
室温下,钛不与热碱反应,不与一般无机酸反应,但可溶于氢氟酸Ti + 6HF===[ TiF6]2-+2H++ 2H2TiCl4 分子晶体,常温下是一种无色液体。
极易发生水解,暴露在空气中会发烟,故可用于制作烟雾弹:TiCl4 +2H2 O =TiO2 + 4HCl3钛相关高考试题【2017年高考试题全国1卷】27(14分)Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料,可利用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,还含有少量MgO、SiO2等杂质)来制备。
工艺流程如下:回答下列问题:(1)“酸浸”实验中,铁的浸出率结果如下图所示。
由图可知,当铁的浸出率为70%时,所采用的实验条件为_______________________________________________。
(2)“酸浸”后,钛主要以TiOCl42-形式存在,写出相应反应的离子方程式_______________________________________________。
(3)TiO2·x H2O沉淀与双氧水,氨水反应40 min所得实验结果如下表所示:温度/℃30 35 40 45 50TiO2·xH2O转化率% 92 95 97 93 88分析40℃时TiO2·x H2O转化率最高的原因______________________________。
(4)Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4,其中过氧键的数目为__________________。
(5)若“滤液②”中c(Mg2+)=0.02 mol/L,加入双氧水和磷酸(设溶液体积增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1×10-5 mol/L,此时是否Mg3(PO4)2沉淀生成?___________(列式计算)。
FePO4、Mg3(PO4)2的K sp分别为1.3×10-22、1.0×10-24。
(6)写出“高温煅烧②”中由FePO4制备LiFePO4的化学方程式_____________。
TiOCl + 2H2O【答案】(1)100℃、2h,90℃,5h (2)FeTiO3+ 4H++4Cl− = Fe2++ 24(3)低于40℃,TiO2·x H2O转化反应速率随温度升高而增加;超过40℃,双氧水分解与氨气逸出导致TiO2·x H2O转化反应速率下降(4)445(5)Fe 3+恰好沉淀完全时,c (34PO -)=2251.3101.010--⨯⨯mol·L −1=1.3×10–17 mol·L −1,c 3(Mg 2+)×c 2(34PO -)=(0.01)3×(1.3×10–17)2=1.7×10–40<K sp [Mg 3(PO 4)2],因此不会生成Mg 3(PO 4)2沉淀。
(6)2FePO 4 + Li 2CO 3+ H 2C 2O 4 高温2LiFePO 4+ H 2O ↑+ 3CO 2↑【2017北京卷】(13分)TiCl 4是由钛精矿(主要成分为TiO 2)制备钛(Ti )的重要中间产物,制备纯TiCl 4的流程示意图如下:资料:TiCl 4及所含杂质氯化物的性质化合物SiCl 4 TiCl 4 AlCl 3 FeCl 3 MgCl 2 沸点/℃58 136 181(升华) 316 1412 熔点/℃−69 −25 193 304 714 在TiCl 4中的溶解性 互溶 —— 微溶 难溶(1)氯化过程:TiO 2与Cl 2难以直接反应,加碳生成CO 和CO 2可使反应得以进行。