化学:求TiO2与浓硫酸反应方程式?
化学反应式如下:TiO2 + 2H2SO4 = TiOSO4 + 2H2O,得到硫酸氧钛和水。
因四价钛离子易水解为TiO2+,故难得到正盐硫酸钛 Ti(SO4)2,虽一般认为过量强酸能一定程度抑制其水解,但其游离形式是否存在仍有待研究证实。
2TiO2+2H2SO4=Ti2(SO4)2+2H2O
二氧化钛的化学性质很稳定的,稀硫酸不会让他溶解、反应
热的浓硫酸可以溶解二氧化钛,其产物是水和 TiOSO4
不过 TiOSO4这个物质也不稳定的,二氧化钛溶解于热浓硫酸后的溶液,加热煮沸会发生水解,得到水合二氧化钛(β型钛酸),该物质不会溶于酸碱。
TiO2 中 Ti 已经达到最高价,不能再被氧化。
TiO2 是两性氧化物,与浓硫酸反应生成 Ti(SO4)2
Ti(SO4)2的真正组成是 TiOSO4·H2SO4,溶液中不存在简单的 Ti4+ 离子。
TiO2+H2SO4(浓)=加热=TiOSO4+H2O
就这两个反应,可见只有在加热条件下才能与硫酸反应,且要是浓硫酸。
反应中浓硫酸是过量的,铝在浓硫酸中会钝化,阻止反应的发生.
另外,由反应:TiO2+2H2SO4==Ti(SO4)2+2H2O
生成的Ti(SO4)2在浓硫酸中是否可以电离出Ti4+离子也是个问题,如果不能电离,那即使铝不被钝化也不能反应。
与熔融的碳酸钡生成偏钛酸钡(加入氯化钡或碳酸钠做助溶剂) :
TiO2+BaCO3=BaTiO3+CO2↑
不溶于水或者稀硫酸,但是可以溶于热浓硫酸或熔融的硫酸氢钾 :
TiO2+H2SO4=TiOSO4+H2O
二氧化钛溶于热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(β型钛酸)。若加碱于新制备的钛盐酸性溶液,得到新鲜的水合二氧化钛(α型钛酸),其反应活性大于β型钛酸,可以溶于稀酸及浓碱。溶于浓氢氧化钠溶液后,从溶液中可以析出化学式为Na2TiO3·H2O的水合钛酸盐。
二氧化钛与炭粉压制成团并经过焦化,加热到1070-1170K,可以制取气态的四氯化钛。
TiO2+2Cl2+2C=TiCl4↑+2CO↑
这一反应对于提炼钛很重要,镁或钠可以简便的还原四氯化钛。
二氧化钛与COCl2(光气)、SOCl2(二氯亚砜)、CHCl3(三氯甲烷)、CCl4(四氯化碳)等氯化试剂的反应也可以用于制取四氯化钛
TiO2+CCl4=TiCl4↑+2CO2↑(该反应770K下完成)
溶液变黄是由于有TiO2+
加过氧化氢溶液变黄说明溶液中有Ti2+
现在就是二氧化钛加入稀盐酸中有气体生成且溶液中含有Ti2+
应该是发生了氧化还原反应,2TiO2+8HCl=2TiCl3+Cl2+3H2O
但反应很慢
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+2H2O
FeO+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+H2SO4
锻烧偏钛酸即制得二氧化钛:
H2TiO3
==
TiO2+H2O
工业上制金属钛采用金属热还原法还原四氯化钛。将TiO2(或天然的金红石)和炭粉混合加热至1000~1100K,进行氯化处理,并使生成的TiCl4,蒸气冷凝。
TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO-
在1070K
用熔融的镁在氩气中还原TiCl4可得多孔的海绵钛:
TiCl4+2Mg=2MgC12+Ti
这种海绵钛经过粉碎、放入真空电弧炉里熔炼,最后制成各种钛材。