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13.四氯化钛(TiCl4)是制取航天航空工业材料--钛合金的重要原料.由钛铁矿(主要成分是FeTiO3)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下:

回答下列问题:
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性.该过程中有如下反应发生:
2Fe3++Fe═3Fe2+    2TiO2+(无色)+Fe+4H+═2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O
Ti3+(紫色)+Fe3++H2O═TiO2+(无色)+Fe2++2H+
加入铁屑的作用是生成Ti3+,保护Fe2+不被氧化.
(2)在②→③工艺过程中需要控制条件以形成TiO2•nH2O溶胶,该溶胶的分散质颗粒直径大小在10-9~10-7m(或1nm-100nm)范围.
(3)写出④中TiO2和焦炭、氯气反应的化学方程式:TiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl4+2CO.
(4)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点.依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是产生了废气,废液,废渣等(只要求写出一项 ).
(5)依据表格信息,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4,可采用蒸馏(或分馏)方法.
TiCl4SiCl4
熔点/℃-25.0-68.8
沸点/℃136.457.6

分析 钛铁矿中加入强酸,强酸性浸出液中含有TiO2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等,①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液呈强酸性,该过程中有如下反应发生:2Fe3++Fe=3Fe2+;2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O,通过一系列过程得到绿矾FeSO4.7H2O和含有TiO2+溶液,将溶液处理得到TiO2•nH2O,将粗TiO2和氯气、焦炭混合加热得到TiCl4,发生反应TiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl4+2CO,得到的废气是SO2
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,说明浸出液中含有Ti3+,由方程式可知,Fe3+氧化为Ti3+
(2)控制条件以形成TiO2•n H2O溶胶,说明得到胶体,其分散质颗粒直径大小为10-9~10-7m(或1nm-100nm);
(3)根据上面的分析可知,④中TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO;
(4)绿色化学应零污染、零排放,原子利用率100%.结合工艺流程三废回答;
(5)由表中数据可知,SiCl4、TiCl4为液体,二者沸点相差较大,通常采取蒸馏方法分离.

解答 解:钛铁矿中加入强酸,强酸性浸出液中含有TiO2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等,①中加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液呈强酸性,该过程中有如下反应发生:2Fe3++Fe=3Fe2+;2TiO2+(无色)+Fe+4H+=2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O,通过一系列过程得到绿矾FeSO4.7H2O和含有TiO2+溶液,将溶液处理得到TiO2•nH2O,将粗TiO2和氯气、焦炭混合加热得到TiCl4,发生反应TiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl4+2CO,得到的废气是SO2
(1)往①中加入铁屑至浸出液显紫色,说明浸出液中含有Ti3+,由方程式可知,Fe3+氧化为Ti3+,加入铁屑作还原剂,将Fe3+还原为Fe2+,防止Ti3+被Fe3+氧化成TiO2+
故答案为:生成Ti3+,保护Fe2+不被氧化;
(2)控制条件以形成TiO2•n H2O溶胶,说明得到胶体,其分散质颗粒直径大小为10-9~10-7m(或1nm-100nm),
故答案为:10-9~10-7m(或1nm-100nm);
(3)根据上面的分析可知,④中反应方程式为TiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl4+2CO,
故答案为:TiO2+2C+2Cl2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$TiCl4+2CO;
(4)由工艺流程可知,生成中产生废气,废液,废渣等,不符合绿色化学理念,
故答案为:产生了废气,废液,废渣等;
(5)由表中数据可知,SiCl4、TiCl4为液体,二者沸点相差较大,要精制含少量SiCl4杂质的TiCl4,可采用蒸馏(或分馏)方法,
故答案为:蒸馏(或分馏).

点评 本题考查学生阅读题目获取信息能力、氧化还原反应、绿色化学、胶体、物质分离提纯等,难度不大,注意基础知识的掌握利用.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.钛冶炼厂与氯碱厂、甲醇厂组成一个产业链(如图所示),将大大提高资源的利用率,减少环境污染.

请回答下列问题:
(1)Fe位于元素周期表中第四周期第VIII族.
(2)写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得到四氯化钛的化学方程式2FeTiO3+6C+7Cl2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeCl3+2TiCl4+6CO
(3)制备TiO2的方法之一是利用TiCl4水解生成TiO2•xH2O,再经焙烧制得.写出TiCl4水解的化学方程式:TiCl4+(2+x)H2O=TiO2.xH2O↓+4HCl.
(4)反应后得到Mg、MgCl2、Ti的混合物,可采用蒸馏的方法分离得到Ti,依据下表信息,需加热的温度略高于1412℃即可.
TiCl4MgMgCl2Ti
熔点/℃-25.0648.87141667
沸点/℃136.4109014123287
(5)电解食盐水的离子方程式:2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑.

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

4.X、Y、Z M.N是原子序数依次增大的五种短周期主族元素.其相关信息如下表所示.
元素相关信息
X所有元素中原子半径最小的元素
Y地壳中含量最多的元素
Z短周期中原子半径最大的金属元素
M与Y同主族
(1)M位于元素周期表第四周期ⅥA族,单质M的氧化性比单质Y的氧化性弱(填“强”或“弱”)
(2)X、Z可形成化合物ZX,ZX的电子式为Na+[:H]-(用元素符号表示),ZX与盐酸反应.每生成1molX2时转移电子的物质的量为1mol
(3)实验室中检验N的简单离子的试剂是稀硝酸和硝酸银溶液,反应的离子方程式为Ag++Cl-=AgCl↓
(4)M的氢化物5.6L(标准状况下)完全燃烧生成气态氧化物后恢复到室温,放出的热量为127.6kJ,该条件下反应的热化学方程式为2H2S(g)+3O2(g)=2SO2(g)+2H2O(l)△H=-510.4kJ/mol.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

1.金属钛及钛的合金被认为是21世纪重要的金属材料.常温下钛不和非金属酸反应.以钛铁矿【主要成分为FeTiO3(钛酸亚铁,不溶于水)、Fe2O3及少量SiO2杂质】为主要原料冶炼金属钛的主要工艺过程如下:

 回答下列问题:
(1)绿矾的化式是FeSO4•7H2O.
(2)FeTiO3与过量硫酸反应的离子方程式为FeTiO3+4H+=Fe2++TiO2++2H2O.
(3)取少量酸洗后的H2TiO3,加入盐酸并振荡,滴加KSCN溶液后无明显现象,再加H2O2后出现微红色,说明H2TiO3中存在的杂质离子是Fe2+.这种H2TiO3即使用水充分洗涤,缎烧后获得的TiO2也会发黄,发黄的杂质是Fe2O3(填化式).
(4)以TiO2为原料制取金属钛的其中一步反应为TiO2、氯气和焦炭反应生成TiCl4,己知该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1:1,则另一生成物为CO.
(5)用Mg还原TiCl4制金属钛取过程中必须在1070K的温度下进行,你认为还应该控制的反应条件是隔绝空气(或惰性气氛中);所得到的金属钛中混有少量杂质,可加入稀盐酸或稀硫酸溶解后除去.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

8.为测定一置于空气中的某硫酸酸化的FeSO4溶液中Fe2+被氧化的百分率,某同学准确量取pH=1(忽略Fe2+、Fe3+的水解)的FeSO4溶液200mL,加入过量BaCl2溶液,充分反应后过滤、洗涤、干燥,得到沉淀28.0g;再另取同样的FeSO4溶液200mL,向其中加入过量NaOH溶液,搅拌使其充分反应,待沉淀全部变为红褐色后,过滤、洗涤并灼烧所得固体,最终得固体8.0g.
(1)写出反应中涉及的化学方程式(至少3个)
(2)通过计算,填写下表:
c(H+c(SO42-c(Fe2+、Fe3+
注:c(Fe2+、Fe3+)表示Fe2+和Fe3+的总的物质的量的浓度
(3)计算原溶液中Fe2+被氧化的百分率.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

18.铬铁矿的主要成分可表示为FeO•Cr2O3,还含有SiO2、Al2O3等杂质,以铬铁矿为原料制备重铬酸钠(Na2Cr2O7)的过程如图所示:

已知:
①NaFeO2在水溶液中强烈水解生成对应的氢氧化物.
②2CrO${\;}_{4}^{2-}$+2H+?Cr2O${\;}_{7}^{2-}$+H2O
(1)完成煅烧过程中铬铁矿发生的主要反应的化学方程式:4FeO•Cr2O3+7O2+10Na2CO3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Na2CrO4+4NaFeO2+10CO2上述反应中每熔化1mol FeO•Cr2O3,转移的电子数为4.214×1024
(2)浸出液的成分除Na2CrO4、NaOH外,还含有NaAlO2、Na2SiO3(写化学式,下同),滤渣1的成分是Fe(OH)3
(3)调节浸出液pH所加的试剂a是H2SO4(写化学式).
(4)该流程中用了两步调节pH,若合并成一步调pH,酸性过强,产品Na2Cr2O7晶体中可能含有较多杂质,用离子方程式说明引入该杂质的原因AlO2-+4H+=Al3++2H2O或AlO2-+H++H2O=Al(OH)3,Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

5.环境污染已严重危害人类的生活.将对应的选项的字母填入下表中
A.氟利昂  B.SO2C.NO2D.CO2
环境问题造成环境问题的主要物质
温室效应
酸雨
南极臭氧层空洞
光化学烟雾

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

2.纯碱样品中常混有NaCl,通常采用沉淀法测定该样品中Na2CO3的质量分数.
(1)需要向样品溶液中加入足量的CaCl2作为沉淀剂(填化学式)
(2)反应的离子方程式为Ca2++CO32-=CaCO3
(3)需要测量的物理量有样品的质量和生成沉淀的质量
(4)生成的沉淀需要经过过滤、洗涤、干燥,如何检验上述反应生成的沉淀是否洗净取最后一次洗涤液,加入硝酸酸化的硝酸银溶液,若无白色沉淀生成,则沉淀洗净.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

3.氨气是中学化学中常见的气体,其用途广泛.
(1)实验室制取氨气的化学方程式是2NH4Cl+Ca(OH)2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O.
(2)工业上氨气可以由氢气和氮气合成如图1所示.
①该反应的热化学方程式是N2(g)+3H2(g)═2NH3(g)△H=-93.36kJ/mol.
②随着温度的升高,该反应的化学平衡常数的变化趋势是减小.
③简述一种检查氨气是否泄露可采用的化学方法:将湿润的红色石蕊试纸接近容器,观察试纸是否变蓝,如果变蓝说明有氨气泄露(或蘸取浓盐酸接近容器,观察是否有白烟生成,如果有白烟生成说明管道泄露).
(3)工业制硫酸的尾气中含较多的SO2,为防止污染空气,回收利用SO2,工业上常用氨水吸收法处理尾气.
①当氨水中所含氨的物质的量为3mol,吸收标准状况下44.8L SO2时,溶液中的溶质为(NH42SO3和NH4HSO3
②(NH42SO3显碱性,用化学平衡原理解释NH4++H2O?NH3•H2O+H+SO32-+H2O?HSO3-+OH-,SO32-水解程度大于NH4+ 的水解程度使溶液中c(OH-)>c(H+),溶液呈碱性.
(4)氨气是一种富氢燃料,可以直接用于燃料电池,如图2是供氨水式燃料电池工作原理:
①氨气燃料电池的电解质溶液最好选择碱性(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液.
②空气在进入电池装置前需要通过过滤器除去的气体是CO2
③氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水,该电池的电极总反应是4NH3+3O2=2N2+6H2O,正极的电极反应式是O2+4e-+2H2O=4OH-

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