## Toepassingsvraag Titaanwit

havo-examen 2007 2e tijdvak
De kleurstof die tegenwoordig in witte verf het meest wordt toegepast, is TiO2, een witte vaste stof.
De grondstof voor de industriële bereiding van TiO2 is FeTiO3.
Voor de productie van TiO2 uit FeTiO3 zijn twee processen bekend: het sulfaatproces en het chlorideproces.
Bij het sulfaatproces laat men FeTiO3 reageren met zwavelzuur.
Deze reactie kan worden weergegeven met de volgende vergelijking:
FeTiO3 + 2 H+ → TiO2 + Fe2+ + H2O
Een nadeel van het sulfaatproces is dat een grote hoeveelheid afvalzuur ontstaat, doordat een overmaat zwavelzuur wordt gebruikt.
Per ton FeTiO3 wordt 6,8·103 mol zwavelzuur toegevoegd (1,0 ton = 1,0·103 kg).
Omdat bij het sulfaatproces zoveel afval ontstaat, heeft men het chlorideproces ontwikkeld.
Het chlorideproces bestaat uit twee stappen. In de eerste stap laat men FeTiO3 reageren met chloorgas en koolstof.
De vergelijking van de reactie bij deze eerste stap is hieronder onvolledig weergegeven.
Alleen de coëfficiënten ontbreken.
… FeTiO3 + … Cl2 + … C → … TiCl4 + … FeCl3 + … CO2 (reactie 1)
Bij deze reactie ontstaat een suspensie van vast FeCl3 en vloeibaar TiCl4.
Het FeCl3 wordt door filtratie uit deze suspensie verwijderd.
Het filtraat, dat voornamelijk uit TiCl4 bestaat, wordt door destillatie gezuiverd.
Vervolgens laat men het zuivere TiCl4 in de tweede stap van het chlorideproces reageren met zuurstof:
TiCl4 + O2 → TiO2 + 2 Cl2 (reactie 2)
Het chloorgas dat bij reactie 2 vrijkomt, wordt opnieuw gebruikt in reactie 1.
Bij reactie 2 komt minder chloorgas vrij dan bij reactie 1 nodig is.
Daarom moet bij het chlorideproces voortdurend vanuit een opslagtank chloorgas worden toegevoerd.
Het chlorideproces kan in een blokschema worden weergegeven.
Hieronder is een onvolledig blokschema getekend. In reactor 1 vindt reactie 1 plaats en in reactor 2 vindt reactie 2 plaats.
Alle stofstromen waarin titaanverbindingen voorkomen, zijn weergegeven met pijlen.
Een aantal pijlen van andere stofstromen en een aantal formules van stoffen zijn weggelaten.

Hieronder is het blokschema uitgebreider, maar nog niet volledig, weergegeven.
Er zijn meer stofstromen getekend en deze zijn genummerd.
De terugvoer van chloor ontbreekt nog.