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钛由于具有密度小,强度高,耐高温,抗腐蚀性强等优点,在现代科学技术上有着广泛的用途.工业上常用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,同时含有铁的氧化物)为原料,经过一系列反应来制得钛,其工艺流程大致如下.阅读下述流程,完成下列填空:

(1)操作(I)中Fe的作用是
将Fe3+还原为Fe2+
将Fe3+还原为Fe2+
,该过程中所发生的离子反应方程式为
Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=H2↑+Fe2+
Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=H2↑+Fe2+

(2)操作(II)中冷却的目的是
析出FeSO4?7H2O
析出FeSO4?7H2O

(3)用FeSO4固体配制其溶液的正确方法是:
FeSO4固体溶于稀H2SO4中,再加入少量铁粉
FeSO4固体溶于稀H2SO4中,再加入少量铁粉

(4)将高压水蒸气通入溶液2的作用是
促进Ti4+离子完全水解生成沉淀
促进Ti4+离子完全水解生成沉淀
.其离子方程式为:
Ti4++4H2O=Ti(OH)4↓+4H+
Ti4++4H2O=Ti(OH)4↓+4H+

(5)由TiO2可经过反应=4*GB3 ④、=5*GB3 ⑤制取单质Ti,已知:C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-393.5kJ/mol2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);△H=-566kJ/molTiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g);△H=+141kJ/mol则TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(s)+2CO(g)△H=
-80KJ/mol
-80KJ/mol
.反应⑤中Ar气的作用是
作保护气,防止高温下镁和钛与空气中氧气
作保护气,防止高温下镁和钛与空气中氧气
分析:(1)根据操作(II)可知产品之一为FeSO4?7H2O,所以操作(I)中要把Fe3+还原为Fe2+,根据溶液中的离子判断发生的反应,书写方程;
(2)操作(II)要把FeSO4从溶液中析出;
(3)用FeSO4固体配制其溶液时要考虑二价铁离子易水解和还原性,;
(4)让Ti4+转化为Ti(OH)4,根据反应物和产物书写其离子方程式;
(5)根据盖斯定律计算反应的焓变;反应⑤中是高温下的反应,镁和钛容易与空气中的氧气反应.
解答:解:(1)根据操作(II)可知产品之一为FeSO4?7H2O,所以操作(I)中要把Fe3+还原为Fe2+,溶液中能与Fe反应的离子有Fe3+和H+,所以其离子方程为:Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=H2↑+Fe2+;故答案为:将Fe3+还原为Fe2+;Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+2H+=H2↑+Fe2+
(2)操作(II)要把FeSO4从溶液中析出,操作(II)中冷却的目的是:析出FeSO4?7H2O,故答案为:析出FeSO4?7H2O;
(3)用FeSO4固体配制其溶液时要考虑二价铁离子易水解和还原性,所以要加入稀硫酸防止二价铁离子水解,加入铁粉,防止二价铁离子被氧化,因此用FeSO4固体配制其溶液的正确方法是:FeSO4固体溶于稀H2SO4中,再加入少量铁粉,
故答案为:FeSO4固体溶于稀H2SO4中,再加入少量铁粉;
(4)让Ti4+转化为Ti(OH)4,Ti4+与水反应生成Ti(OH)4沉淀,其离子方程式为:Ti4++4H2O=Ti(OH)4↓+4H+
故答案为:促进Ti4+离子完全水解生成沉淀;Ti4++4H2O=Ti(OH)4↓+4H+
(5)已知①C(s)+O2(g)=CO2(g);△H=-393.5kJ?mol-1
②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g);△H=-566kJ?mol-1
③TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(s)+O2(g);△H=+141kJ?mol-1
TiO2和焦炭、氯气反应生成TiCl4和CO气体的化学方程式为:2C+TiO2+2Cl2═TiCl4+2CO,
由盖斯定律可知2×①-②+③得到2C+TiO2+2Cl2═TiCl4+2CO,
其△H=2×(-393.5kJ?mol-1)+566kJ?mol-1+141kJ?mol-1+(=-221kJ?mol-1)=-80kJ?mol-1
反应⑤中是高温下的反应,镁和钛容易与空气中的氧气反应,所以通入Ar气作保护气;
故答案为:-80kJ?mol-1;作保护气,防止高温下镁和钛与空气中氧气.
点评:本题考查化学工艺流程,同时考查盖斯定律的应用,溶液的配制,离子方程式的书写,题目难度较大,做题时注意从物质的性质角度结合题中信息解答.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

钛由于具有密度小、强度高、耐高温、抗腐蚀性强等优点,在现代科学技术上有着广泛的用途。工业上常用钛铁矿(主要成分为FeTiO3,同时含有铁的氧化物)为原料,经过一系列反应来制得钛,其流程大致如下。其中反应②目的是使Ti4+与水作用生成Ti(OH)4沉淀。阅读下述流程,完成下列填空:

(1)操作(Ⅰ)中Fe的作用是____________,反应的离子方程式是_________________。
(2)操作(Ⅱ)的名称是______,得到的浅绿色晶体的化学式是__________________。
(3)写出反应④总的化学方程式(最终Ti的化合价不变):_____________________________。
(4)写出反应⑤的化学方程式:______________,
通入氩气的作用是____________________________。
(5)根据所提供的有关信息,你认为钛的用途之一是(指尖端科学技术)________________________。

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

物质的性质决定用途。由于铝有多种优良的性能,因而在日常生活和社会发展中有着极为广泛的用途。
铝是银白色的金属,铝粉也具有银白色的光泽,常用做涂料(俗称银粉、银漆),保护铁制品不被腐蚀,而且美观。铝板对光的反射性能也很好,反射紫外线的能力比银还强,常用来制造高质量的反射镜。铝的密度小,仅为2.7g?cm-3,属于轻金属,可以制成多种合金。铝合金主要用于建筑业、包装业、交通运输业以及电子行业等。
铝的导电性好,仅次于银、铜,导电率只有铜的2/3,但是密度只有铜的1/3,输送同样的电量用铝线的质量只有铜线的一半。铝的表面有一层致密的氧化膜,这层氧化膜不仅有耐腐蚀的能力,而且有一定的绝缘性,所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。铝是热的良导体,比铁的导热能力大三倍,工业上可以用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。铝还有良好的延展性,仅次于金和银,在100℃~150℃时可以制成薄于0.01mm的铝箔,广泛用于包装香烟和糖果等,还可以制成铝丝、铝条,并能轧制成各种铝制品。
铝的化学性质比较活泼,在氧气中容易燃烧放出大量的热和耀眼的光,常用于制造爆炸混合物、燃烧混合物和照明混合物。铝可以和其他的金属氧化物构成铝热剂,用来冶炼难熔金属和野外焊接钢轨等。铝还可以用做炼钢过程中的脱氧剂,它和石墨、二氧化钛或其他高熔点金属的混合物按一定比例均匀混合后,涂在金属表面,经高温煅烧而制成耐高温的金属陶瓷,在火箭及导弹技术上有重要应用。
由于铝的活泼性比较强,因此它主要以化合态的形式存在于自然界中。铝的氧化物Al2O3和氢氧化物Al(OH)3都是典型的两性物质,既能和酸发生反应,也能和碱发生反应。
生命起源于原始海洋,科学家认为由于海洋中Al3+浓度极低,所以铝元素不属于人体必需的微量元素,摄入过量的铝元素对人体有害。人体中铝元素的含量太多时,能影响人体对磷的吸收,导致骨质疏松,容易发生骨折。近年来又发现老年痴呆症与过多摄入铝元素有关。1989年世界卫生组织把铝列为食品污染物之一,铝每日的摄入量应控制在4mg以下。
材料问题:
1.请列举日常生活中铝元素进入人体的其他来源(至少两种):______
______________________________。
2.日常生活中有人用金属丝制成的清洁球擦洗铝锅,你认为这种方法恰当么?
3.炸油条时,1kg面粉加0.5kg水、4g明矾、小苏打及其他辅料共10g,若烹炸过程中质量减少30%,试通过计算说明100g油条中的含Al量是否超过安全摄入量。

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