上的25％氯化铝溶液发生反应。当温度升高至200～300℃以上时，钛在氯化物中的稳定性下降。例如，钛可在沸腾的镁、钙、铁、铜、锌和铵的氯化物中以及在高温下能发生分解，析出氯化氢或氯的其他氯化物。熔融的氯化物和蒸气在氧存在时，与钛发生反应。本来钛受熔融的碱金属氯化物的浸蚀很微，但当这些熔盐与大气接触时，则对钛的浸蚀加剧。NaCl和NaF混合物熔盐对钛有很大的腐蚀作用。

③．硫酸和硫化氢 钛与浓度低于5％的稀硫酸反应后在钛表面上生成保护性氧化膜，可保护钛不被稀硫酸继续侵蚀。但浓度高于5％的硫酸与钛有明显的反应。在常温下，浓度约40％的硫酸对钛的

－

腐蚀速度最快，因此时生成很易溶的[Ti(SO4)2＋x]2x络离子；当浓度大于40％时，上述络离子分解为TiO2和H2SO4，因而60％硫酸腐蚀速度反而变慢；80％硫酸又达到最快。加热的稀硫酸或50％的浓硫酸可与钛反应生成硫酸钛；

Ti＋H2SO4＝TiSO4＋H2 2Ti＋3H2SO4＝Ti2(SO4)3＋3H2

加热的浓硫酸可被钛还原，生成SO2：

2Ti＋6H2SO4＝Ti2(SO4)3＋3SO2＋6H2O

在硫酸溶液中加入氧化剂和金属离子时，则可降低硫酸对钛的腐蚀作用。如在10％沸腾硫酸中，加入铁、铜离于时，则可阻止对钛的腐蚀。

常温下钛与硫化氢反应，在其表面生成一层保护膜，可阻止硫化氢与钛的进一步反应。但在高温下，硫化氢与钛反应析出氢： Ti＋H2S＝TiS＋H2

粉末钛在600℃开始与硫化氢反应生成钛的硫化物，在900℃时反应产物主要为TiS，1200℃时为Ti2S3。

④．硝酸和王水

致密的表面光滑的钛对硝酸具有很好的稳定性，这是由于硝酸能迅速在钛的光滑表面上生成一层牢固的氧化膜．这层氧化膜在硝酸中甚至在较高温度下仍保持稳定。但是，表面粗糙，特别是海绵钛或粉末钛，可与冷、热稀硝酸发生反应：

3Ti＋4HNO3＋4H2O＝3H4TiO4＋4NO 3Ti＋4HNO3＋H2O＝3H2TiO3＋4NO

高于70℃的浓硝酸也可与钛发生反应：

Ti＋8HNO3＝Ti(NO3)4＋4NO2＋4H2O

冒红烟的浓硝酸，即饱和NO2的硝酸溶液，能迅速腐蚀钛，并可与含锰的钛合金发生剧烈的爆炸反应。

常温下，钛不与王水反应。温度高时，钛可与王水反应生成TiOCl2 ⑤．其他酸、碱和盐

常温下，钛在浓度小于30％的磷酸溶液中的腐蚀速率较小。当酸浓度和温度升高时，则腐蚀速率加快。3％的磷酸溶液在100℃下可显著地腐蚀钛，沸腾的浓磷酸腐蚀作用更为强烈。

通常各种金属的溶剂，如氢氧化钠、硫酸氢钠和碳酸氢钠等，与钛的反应都很慢。稀的碱溶液不与钛发生反应。熔融钛可与碱反应生成钛酸盐，如：

2Ti＋6KOH＝2K3TiO3＋3H2

铁与金属氧化物在高温下进行可逆反应，特别是熔融钛几乎可同所有金属氧化物反应：

nTi＋2MemOn?nTiO2＋2mMe

当nΔGTiO2<2ΔGMemOn时，反应可进行到底。如：

3Ti＋2Fe2O3＝3TiO2＋4Fe

Ti＋2CuO＝TiO2＋2Cu

在碱性物质存在下，熔融钛可被硝酸盐或氯酸盐氧化为四价钛酸盐，如：

3Ti＋2KOH＋4KNO3＝3K2TiO3＋4NO＋H2O 3Ti＋4KOH＋2KClO3＝3K2TiO3＋2HCl＋H2O

粉末钛与高锰酸钾的混合物属爆炸性物质。

常温下钛不与甲酸（蚁酸）反应，50～l00℃下可激烈反应。钛与冷、热乙酸（醋酸）反应时生成二价和三价的乙酸酯。钛可与热的三氯乙酸、三氟乙酸和草酸反应，沸腾的三氯乙酸对钛有强烈的腐蚀作用。60℃的草酸溶液能腐蚀钛，其他有机酸不与钛反应。

⑥．氨、水和有机物

常温下钛不与NH3反应，但在高温下可发生反应生成氢化物和氮化物：

5Ti＋2NH3＝2TiN＋3TiH2

钛在常温下不与水反应。粉末钛可与沸腾的水或水蒸气发生下列反应并析出氢：

Ti（粉）＋4H2O（液）＝Ti(OH)4＋2H2 Ti（粉）＋4H2O（气）＝Ti(OH)4＋2H2

但700～800℃的水蒸气可与钛反应生成TiO2：

Ti＋2H2O＝TiO2＋2H2

常温下钛可与H2O2反应生成过氧氢氧化钛：

Ti＋3H2O2＝Ti(OH)2O2＋2H2O

熔化的过氧化钠与钛发生激烈反应，生成正钛酸钠：

Ti＋2Na2O2＝Na4TiO4

在炽热温度下，钛与碳氢氯化物反应生成TiCl4，并析出碳和氯化氢：

Ti＋CCl4＝TiCl4＋C 3Ti＋2C2Cl6＝3TiCl4＋4C 3Ti＋2C6Cl6＝3TiCl4＋12C Ti＋2C2H2Cl4＝TiCl4＋4C＋4HCl

常温下钛不与任何碳氢化合物反应，仅在高温下（1200℃）才发生反应生成碳化钛：

Ti＋CH4＝TiC＋2H2 2Ti＋C2H6＝2TiC＋3H2

综上所述，钛的性质与温度及其存在形态、纯度有着极其密切的关系。致密的金属钛在自然界中是相当稳定的．即使在恶劣的环境之下，如把钛放到海洋空气中长期放置，除表面颜色稍有变化外，没有发生本质上的变化。但是，粉末钛在空气中可引起着火燃烧。钛中杂质的存在，显著地影响钛的物理性能、化学性能、力学性能和耐腐蚀性能，特别是一些间隙杂质氧、氮、碳，它们可以使钛晶格发生某些畸变，这就更加影响钛的各种性能。常温下钛的化学活性很小，仅能与氢氟酸等少数几种物质反应，但温度增加时钛的活性迅速增加，特别是在高温下钛可与许多物质发生剧烈反应。钦的冶炼过程一般都在800℃以上的高温下进行，因此必须在真空中或惰性气氛保护下操作。

2．二氧化钛

A．晶体结构

TiO2在自然界中存在三种同素异形态，即金红石型、锐钛型和板钛型三种，它们的性质是有差异的。其中，金红石型TiO2是三种变体中最稳定的一种，即使在高温下也不发生转化和分解。金红石型TiO2的晶型属于四方晶系（见图2—1），晶格的中心有一个钛原子，其周围有六个氧原子，这些氧原子位于正八面体的棱角处。6配位的Ti和3配位的O，共用（TiO6）八面体的两条棱边的链平行于c轴。两个TiO2分子组成一个晶胞。其晶格常数

为a＝0.4584nm，c＝0.2953nm。

锐钛型TiO2的晶型也属于四方晶系，由四个TiO2分子组成一个晶胞，其晶格常数a＝0.3776nm，c＝0.9486nm。锐钛型TiO2仅在低温下稳定，在温度达到610℃时便开始缓慢转化为金红石型，730℃时这种转化已有较高速度，915℃时则可完全转化为金红石型。 板钛型TiO2的晶型属于斜方晶系，六个TiO2分子组成一个晶胞，晶格常数a＝0.545nm，b＝0.918nm，c＝0.918nm。板钛型TiO2是不稳定的化合物，在加温高于650℃时则转化为金红石型。

B．物理性质 TiO2是一种白色粉末，它的主要物理性能如下。

密度( g/cm3)：金红石型4. 261(0℃)，4.216( 25℃)；锐钛型3. 881(0℃)，3. 849(25℃)；板钛型4.135 (0℃)，4. 105 (25℃).

莫氏硬度：金红石型7～7.5，锐钛型5.5～6，板钛型5.5～6。 熔点：金红石型1842℃土6℃，熔化热811J/g。 沸点：金红石型2670℃士30℃，汽化热(3762±313) J／g。

－－

蒸气压：固体lg(p/Pa) ＝2007－4. 03×106T1；液体lg(p/Pa)＝1094－2.09×106T1。 介电常数：金红石型粉末110～117；锐钛型粉末48；板钛型自然晶体78；金红右单晶，a轴170，c轴86。

－－－－

电导率(S/m)：金红石单晶30℃时a轴1010，c轴1013；227℃时a轴107，c轴106。

－8

磁化率：(7.8～8.9)×10。

折光率：金红石型2.71，锐钛型2.52。 摩尔热容(200～1000℃，J/(mol·K))：金红石型55.2．锐钛型54.2。 C．化学性质 TiO2是一种化学性质很稳定的弱两性氧化物，它的碱性略强于酸性。TiO2是一个十分稳定的化合物，它在许多无机和有机介质中都具有很好的稳定性。它不溶于水和许多其他溶剂。

金红石型TiO2仅在极高的温度下分解，在常温下几乎不与其他元素和化合物反应。氧、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体对TiO2不起作用，氯气也很难与TiO2直接反应。TiO2难溶于水、脂肪酸、其他有机酸和稀无机酸（氢氟酸除外）中。

a．还原反应

在高温下TiO2可被许多还原剂还原，还原产物取决于还原剂的种类和还原条件，一般为低价钛氧化物，只有少数几种强还原剂才能将其还原为金属钛。

干燥的氢气流缓慢通过750～1000℃下的TiO2，便会还原生成Ti2O3：

2TiO2＋H2＝Ti2O3＋H2O

在温度2000℃和13～15MPa的氢气中可还原为TiO：

TiO2＋H2＝TiO＋H2O

加热的TiO2可被钠蒸气和锌蒸气还原为低价氧化钛：

4TiO2＋4Na＝Ti2O3＋TiO＋ Na4TiO4

TiO2＋Zn＝TiO＋ZnO

铝、镁、钙在高温下可还原TiO2为低价钛氧化物，在高真空中也能将其还原为金属钛，如：

3TiO2＋4Al＝2Al2O3＋3Ti

但由TiO2还原得到的金属钛一般氧含量较高。 TiO2在高温下可被金属钛还原为低价钛氧化物：

3TiO2＋Ti＝2Ti2O3 TiO2＋Ti＝2TiO

铜相钼在加热至1000℃以上也能还原TiO2。

TiO2在高温下可被碳还原为低价钛氧化物及碳化钛：

TiO2＋C＝TiO＋CO

??TiC＋2CO TiO2＋3C??TiO2与CaH2反应生成氢化钛：

TiO2＋2CaH2＝TiH2＋2CaO＋H2

反应生成的TiH2，在高温真空中脱氢后可制得金属钛。 b．与卤素及卤化物的反应

TiO2容易与F2反应生成TiF4，并放出氧：

TiO2＋2F2＝TiF4＋O2

TiO2较难与Cl2进行反应，即使在1000℃下反应也不完全：

TiO2＋2Cl2＝TiCl4＋O2

在碳还原剂存在时，TiO2可与热氯气流反应，反应同时生成CO、CO2，反应式为：

TiO2＋C＋2Cl2＝TiCl4＋CO2 TiO2＋2C＋2Cl2＝TiCl4＋2CO

这一性质被用于工业生产TiCl4。

TiO2与氟化氢反应生成可溶于水的氟氧钛酸。TiO2也可与气体氯化氢或液体氯化氢反应生成二氯二氧钛酸：

TiO2＋4HF＝H2[TiOF4]＋H2O TiO2＋2HCl＝H2[TiO2Cl2]

在高于800℃时TiO2与氯化氢加碳反应生成TiCl4。

TiO2＋2C＋4HCl＝TiCl4＋2CO＋2H2

在高温下，TiO2可与其他氯化物反应生成TiCl4，如：

1800℃