四氯化钛(TiCl4)和钠(Na)在加热到700°C的条件下进行反应,才能置换出钛单质,这主要是因为以下几个原因:
1. 热力学因素:四氯化钛中的钛处于+4的氧化态,而钠是还原剂。在常温下,钠的还原能力不足以将钛从+4的氧化态还原到0价。加热可以提高反应物的活化能,使得钠能够提供足够的能量来还原钛。
2. 动力学因素:在加热过程中,四氯化钛和钠的分子运动加剧,碰撞频率增加,从而提高了反应速率。同时,高温有助于克服反应的活化能,使得反应能够顺利进行。
3. 热稳定性:四氯化钛在室温下是稳定的,但在高温下会分解,释放出氯气和钛。钠在高温下具有较好的还原能力,能够将释放出的钛还原为单质。
4. 反应机理:该反应是一个热还原反应,其反应机理可以表示为:
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