钛化合物性质

850~900℃时,四氯化钛与铁才有明显的反应。

b.与气体和硫的反应

在500~800℃下氢把TiCl4还原为TiCl3:

2TiCl4+H2=2TiCl3+2HCl

在高于800℃时,过量氢可将TiCl4还原为TiCl2:

TiCl4+H2=TiCl2+2HCl

在更高的温度下(2000℃以上),过量氢可将TiCl4还原为金属钛:

TiCl4+2H2Ti+4HCl

TiCl4与氧在550℃开始反应,生成TiO2:

TiCl4+O2=TiO2+2Cl2

此时也有可能生成氯氧化钛:

4TiCl4+3O2=2Ti2O3Cl2+6Cl2

TiCl4与氧的反应在800~1000℃下可反应完全,生成TiO2。 在通常条件下,TiCl4不与氮发生反应。

在存在氯化铝时,TiCl4与硫反应生成TiCl3:

32TiCl4+2S?AlCl????2TiCl3+S2Cl2

c.与卤素及卤化物的反应

氟与TiCl4发生取代反应:

TiCl4+F2→TiFCl3→TiF2Cl2→TiF3Cl→TiF4+Cl2

TiCl4与液氯可按任意比例混合,也可溶解气体氯。在TiCl4-Cl2系统(见下图)中有一个低共熔点(-108℃),其组成(摩尔分数)为77.8%Cl2。

在0.1MPa压力下,氯气在TiCl4中的溶解度如下表()。

表1-10 氯气在TiCl4中的溶解度

温度t/℃ 溶解度(摩尔分数)/% -20 56.7 0 28.1 20 16.3 40 10.1 60 6.75 80 4.71 100 3.27 120 2.27

TiCl4与溴可按任意比例混合,其混合物为亮红色。在TiCl4与Br2共存的系统中生成TiCl4Br和TiCl4Br4两个化合物,并有三个低共熔点。

TiCl4能很好地溶解碘,混合物为紫色。TiCl4不与碘生成化合物。 TiCl4能与气体氟化氢发生激烈的反应生成TiF4:

TiCl4(l)+4HF(g)=TiF4(s)+4HCl(g)

TiCl4与液体氟化氢反应生成TiF4和TiF3Cl混合物的固体沉淀,在适当条件也可生成TiF2Cl2。

液体TiCl4与液体氯化氢可按任意比例混合,也能溶解气体氯化氢。固体TiCl4也可溶解在液体氯化氢中,TiCl4-HCl系统有三个低共熔点,生成相应的TiCl422HCl(即H2TiCl6)和TiCl426HCl(即H6TiCl10)两种化合物。六氯钛酸H2TiCl6的熔点为-30.8℃,它仅在小于0℃时稳定,大于0℃时则分解为TiCl4和HCl。H2TiCl6在温度小于0℃时可溶于浓盐酸,

此时可存在[TiCl6]2配阴离子,当溶液稀释或加热时配阴离子发生水解。

在通常条件下,TiCl4与HBr和HI可发生交换反应:

TiCl4+4HBr=TiBr4+4HCl TiCl4+4HI=TiI4+4HCl

TiCl4与碱金属、碱土金属氟化物仅在高温下才反应,生成TiF4,在一定条件下也可生成六氟钛酸盐Me2[TiF6]。

TiCl4与碱金属氯化物反应生成六氯钛酸盐Me2[TiF6],这种盐是一种不稳定的化合物。TiCl4在碱金属和碱土氯化物熔融盐中的溶解度不大,这是因为在高于700℃时六氯钛酸盐不稳定。

TiCl4在NaCl熔盐中的溶解度不大,在830℃时约为0.5%(摩尔分数)。TiCl4在MgCl2

熔盐中的溶解度更小。

TiCl4能溶解无水的氯化铝,但不发生任何化学反应。 TiCl4与气体TiCl2反应生成TiCl3: TiCl4+TiCl2=TiCl3

TiCl4与四氯化硫反应生成2TiCl42SCl4、TiCl42SCl4和TiCl422SCl4三种化合物。 TiCl4与PCl3可按任意比例互溶,在TiCl4-PCl3系统中形成化合物TiCl42PCl3。TiCl4

与PCl5反应生成分子化合物TiCl42PCl5。

TiCl4与SiCl4可按任意比例互溶,其混合物的熔点与沸点随组成而变化。 TiCl4与SOCl2可按任意比例互溶,并可生成化合物TiCl422SOCl2。

TiCl4与SO2Cl2所形成的混合物呈淡红色,在TiCl4-SOCl2系统中形成混合物TiCl422SO2Cl2。TiCl4与POCl3反应生成两种化合物TiCl42POCl3和TiCl422POCl3。

d.与水的反应

TiCl4与水接触便发生激烈反应,冒白烟,生成淡黄色或白色沉淀,并放出大量热。水和液体TiCl4间的反应是复杂的,它与温度和其他条件有关。在水量充足时生成五水化合物TiCl425H2O,在水量不足和低温时生成二水化台物TiCl422H2O,然后它们继续发生水解。

--

在水解过程中,TiCl4中的Cl逐渐被(OH)所取代,其过程可表示如下:

TiCl425H2O→Ti(OH)Cl324H2O→Ti(OH)2Cl224H2O+HCl→

Ti(OH)3Cl22H2O+HCl→Ti(OH)24H2O+HCl

在低温下反应较慢,可分离出中间产物;在高温时上述水解反应很快。TiCl4水解的最

终产物,在水量充足时,是正钛酸的胶体溶液。长期放置或加热后,可得到更稳定的偏钛酸。沸腾的水与TiCl4迅速反应生成偏钛酸:

TiCl4+3H2O=H2TiO3+4HCl

在300~400℃下,气体TiCl4与水蒸气反应生成TiO2:

TiCl4+2H2O=TiO2+4HCl

当该反应550℃开始,800℃完成反应,可获得结晶TiO2。 e.与硫化氢和硫酸的反应

液体TiCl4与液体H2S混合生成褐色TiCl42H2S沉淀,低温反应生成黄色化合物TiCl42H2S和TiCl422H2S沉淀,生成产物进一步反应为:

TiCl42H2S→TiCl2(SH)2+2HCl→Ti(SH)4+2HCl

加热的TiCl4与气体H2S反应可发生还原反应生成TiCl3或TiCl2:

2TiCl4+H2S=2TiCl3+2HCl+S TiCl4+H2S=TiCl2+2HCl+S

沸腾的TiCl4与H2S反应生成硫氯化钛:

TiCl4+H2S=TiCl2S+2HCl

TiCl4与浓H2SO4反应生成硫酸氯钛:

TiCl4+H2SO4=TiCl2SO4+2HCl

TiCl4与稀H2SO4反应生成硫酸氧钛:

TiCl4+H2SO42H2O=TiOSO4+4HCl

f.与氧化物和硫化物的反应

TiCl4与炽热的金属氧化物发生交换反应,生成TiO2和相应的金属氯化物,如:

3TiCl3+2Fe2O3=3TiO2+4FeCl3

气体TiCl4与加热的TiO2反应生成氯氧化钛:

TiCl4+TiO2=2TiOCl2 TiCl4+3TiO2=2Ti2O3Cl2

TiCl4与加热的金属硫化物反应生成TiS2,如:

TiCl4+2ZnS=TiS2+2ZnCl2

TiCl4与TiS2反应生成硫氯化钛:

TiCl4+TiS2=2TiCl2S

g.与含氢化合物和有机物的反应 TiCl4能迅速地吸收干燥的NH3,并放出大量热,氨饱和时生成TiCl424NH3。气体TiCl4

与气体氨反应生成粉末状的TiCl426NH3。

在420℃时氢化钠可将TiCl4还原为金属钛:

TiCl4+4NaH=Ti+4NaCl+2H2

TiCl4与甲烷(乙烷、丙烷)在常温下不发生反应,在800~1400℃下并有催化剂存在时,反应生成TiC:

TiCl4+CH4=TiC+4HCl

液体TiCl4可溶解烃类化合物,但不发生反应。

TiCl4与一卤代烃反应生成浑浊溶液。TiCl4与二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、二氯乙烷可按任意比例混合。

TiCl4与乙烯在100℃发生聚合反应,也可与丙烯、丁烯发生聚合反应。

TiCl4与氯乙烯发生聚合反应,与氯丙烯开始反应生成沉淀,当TiCl4浓度提高时沉淀消失,呈黄色溶液。

TiCl4与环烷烃可混合,不发生反应,但可与环戊烷发生激烈反应。

TiCl4与苯可按任意比例混合,混合液呈黄色。在TiCl4-C6H6系统中形成化合物3TiCl42C6H6。TiCl4-C6H6与甲苯、二甲苯反应生成黄色化合物(1:1的分子化合物)。

TiCl4与氯苯、二氯苯混合,不发生反应,也能溶解三氯苯、六氯苯。

TiCl4与醇类化合物(如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇)开始反应生成分子化合物,然后TiCl4

中的三个氯原子逐渐被烷氧基所取代,其过程顺序如下:

TiCl4+3ROH→TiCl423ROH→TiCl3(OR)22ROH+HCl→TiCl2(OR)22ROH+HCl→

TiCl(OR)3+HCl

TiCl4写丙酸反应时,开始生成黄色溶液,然后出现油层,同时生成氯丙烯,并析出氯化氢。

TiCl4与苯酚发生激烈反应,生成暗红色产物,并析出氯化氢:

TiCl4+C6H5OH=TiCl3OC6H5+HCl

TiCl4与其他芳香醇也有类似反应。

TiCl4与甲醚、乙醚、丙醚反应生成分子化合物TiCl42OR和TiC142OR2。 TiCl4也与苯乙醚反应。

TiCl4能分解乙醛及其他醛类。TiCl4与苯甲醛反应生成黄色沉淀TiCl422C6H5CHO。 TiCl4与丙酮、二酮发生激烈反应,生成化合物。TiCl4与芳香酮反应生成分子化合物,如与乙苯酮生成红色化合物TiCl42CH3COC6H5,与二苯酮生成黄色化合物TiCl42CO(C6H5)2。

TiCl4与甲酸发生取代反应,TiCl4中的三个Cl逐渐被甲酸基取代:

TiCl4+3HCO2H→TiCl3(CO2H)+HCl→TiCl2(CO2H)2+HCl→TiCl(CO2)3+HCl

TiCl4也可与乙酸(醋酸)反应:

TiCl4+HCH3CO2=TiCl3(CH3CO2)+HCl

TiCl4与CH3COCl生成分子化合物TiCl42CH3COCl。

TiCl4与一元酸酯发生交换反应,生成相应四价钛的衍生物。 C 制取方法

TiCl4的制取方法很多,一般是用氯或其他氯化剂(如COCl2、SOCl2、CCl4等)和氯化钛及其化合物(如氧化钛、氮化钛、碳化钛、硫化钛、钛酸盐及其他含钛化合物)反应制得。

在工业生产中,均采用氯化金红石和高钛渣等富钛物料的方法来制取TiCl4。在加人还原剂时,TiO2便可十分容易进行下列反应:

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

2FeTiO3+3C+7Cl2=2TiCl4+2FeCl3+3CO2

16.三氯化钛

A.物理性质

TiCl3存在四种变体,通常在高温下还原TiCl4所制取的是α型,它是紫色片状结构,属于六方晶系,晶格常数为a=0.6122nm,c=1.752nm。烷基铝还原TiCl4得到β型TiCl3,它是褐色粉末,纤维状结构。铝还原TiCl4得到γ型TiCl3,它是红紫色粉末。将γ型TiCl3研磨则得到δ型TiCl3,它比其他晶型具有较高的催化性能。TiCl3的熔点为730~920℃,密度(25℃时)的计算值为2.69g/cm3,测量值为2.66g/cm3。

固体升华蒸气压计算式:

lgp=23.595-3.27lgT-9.623103T1 (298~1104K)

固体升华热计算式:

λ( J/g)=1175-0.1045T-5.143105T 2

B.化学性质

联系客服:779662525#qq.com(#替换为@)