【题目】钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质,某研究所利用上述烟尘回收Sc2O3,并制备钛白粉(TiO2),其工艺流程如下所示:
(1)酸浸过程中,HCl的作用是_______________________。
(2)已知Sc3++3HTBPSc(TBP)3+3H+,则上述洗脱剂最好选择___________(选填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。在实验室模拟完成上述操作Ⅰ和操作Ⅱ所涉及的玻璃仪器有______________。
(3)草酸“沉钪”得到草酸钪的化学反应类型为____________________________。
(4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3),其化学反应方程式为__________________________。
(5)“水相”的主要离子有TiOCl42-、H+、Cl- 及________,写出加入大量的水并加热发生的相关离子反应方程式__________________________。
(6)钛的冶炼新法是剑桥电解法(如右图)。
以含少量CaCl2的CaO熔融物作为介质,电解时。在阴极生成的Ca进一步还原TiO2得钛。写出阳极电极主要反应方程式:__________________________;利用中学所学知识可以预测CaCl2的作用包含增强导电性、___________;F=96500C/mol,当I=0.5A,通电80分钟,理论上获得Ti的质量为__________g(计算表达式)。
【答案】抑制TiOCl42-的进一步水解(多答Mg2+、Sc3+水解亦给分) 酸性 分液漏斗、烧杯 复分解反应 3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2 Mg2+ TiOCl42-+(1+x)H2OTiO2·xH2O+2H++4Cl- 2O2--4e-=O2↑ 降低CaO的熔点
【解析】
(1)为了防止TiOCl42-、Mg2+、Se3+水解,酸浸过程中加入HCl可以,故答案为:抑制TiOCl42-的进一步水解;
(2)根据Sc3++3HTBPSc(TBP)3+3H+,则上述洗脱剂最好选择酸性溶液洗涤,可以抑制Sc3+与HTBP的反应;操作Ⅰ和操作Ⅱ为分液,所涉及的玻璃仪器有分液漏斗、烧杯,故答案为:酸性;分液漏斗、烧杯;
(3)ScCl3与草酸发生复分解反应生成草酸钪,故答案为:复分解反应;
(4)在空气中灼烧草酸钪即可得到氧化钪(Sc2O3),同时草酸根离子被氧化生成二氧化碳,反应的化学反应方程式为3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2,故答案为:3O2+2Sc2(C2O4)32Sc2O3+12CO2;
(5)根据流程图,钛工厂TiCl4烟尘中含有大量的ScCl3、MgCl2及SiO2小颗粒等物质,酸浸后,过滤除去了二氧化硅,再用有机溶剂萃取,“水相”中主要离子有TiOCl42-、H+、Cl-及Mg2+,在水相中加入大量的水并加热促进TiOCl42-水解生成TiO2·xH2O,反应的离子方程式为TiOCl42-+(1+x)H2OTiO2·xH2O+2H++4Cl-,故答案为:Mg2+;TiOCl42-+(1+x)H2OTiO2·xH2O+2H++4Cl-;
(6)在阴极,氧化钙被还原生成Ca,被还原的Ca进一步还原TlO2获得钛,电极反应为Ca2++2e-=Ca、2Ca+TlO2=2CaO+Ti,阳极石墨上氧离子失去电子生成氧气,电极反应式为2O2--4e-=O2↑,电解质为混有氯化钙的熔融的氧化钙,加入氯化钙可以增强电解质的导电性,同时可以降低CaO的熔点,节约能量;电流强度为0.5A,电池工作80分钟,则电量为0.5A×80×60s=2400C,转移电子的物质的量=,生成Ti的质量=×48g/mol=×48g,故答案为:2O2--4e-=O2↑;降低CaO的熔点;×48。
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【题目】以太阳能为热源,热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法,其流程图如下:
相关反应的热化学方程式为:
反应I:SO2(g) + I2(g) + 2H2O(l) === 2HI(aq) + H2SO4(aq) ΔH1 =﹣213 kJ·mol-1
反应II:H2SO4(aq) === SO2(g) + H2O(l) + O2(g) ΔH2 = +327 kJ·mol-1
反应III:2HI(aq) === H2(g) + I2(g) ΔH3 = +172 kJ·mol-1
下列说法不正确的是:
A. 该过程实现了太阳能到化学能的转化
B. SO2和I2对总反应起到了催化剂的作用
C. 总反应的热化学方程式为:2H2O(l) === 2H2 (g)+O2(g) ΔH = +286 kJ·mol-1
D. 该过程降低了水分解制氢反应的活化能,但总反应的ΔH不变
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【题目】根据反应Fe3++ Ag Fe2+ + Ag+ ,可用Fe3+的盐溶液做刻蚀液将试管中的银镜洗去。
(1)FeCl3溶液显酸性,原因是_____________________________(用离子方程式表示)。
(2)关于FeCl3溶液洗银后的相关叙述正确的是_______(填序号)。
a.c(Fe3+)减小 b.c(Cl-)不变 c .铁元素质量减小
(3)乙同学欲从洗银废液(Fe3+、 Fe2+、 Ag+、 NO3-)中回收银和刻蚀液,设计了如下路线:
①过程Ⅰ中反应的离子方程式是_______________________、_____________________。
②过程Ⅱ中加入的试剂可以是_______________。
(4)镀银后的银氨溶液(Ag(NH3)2OH)放置时会析出有强爆炸性的物质,所以不能贮存。从银氨溶液中回收银的方法是:向银氨溶液中加入过量盐酸,过滤,向沉淀AgCl中加入羟氨(NH2OH),充分反应后可得银,羟氨被氧化为N2。
①生成AgCl沉淀的化学方程式是_____________________。
②若该反应中消耗3.3 g羟氨,理论上可得银的质量为_______g。
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【题目】钠电池由于其快速充放电的特性受到科研工作者的重视,某钠离子钛基电池电池结构如图所示,电解质为含钠离子的高聚物,已知电池的反应方程式为2NaxCn+xNaTi2(PO4)32nC+ xNa3Ti2(PO4)3。下列关于该电池说法正确的是
A. 放电时电池正极为NaxCn B. 放电时Na+向电极Ⅱ移动
C. 充电时阳极反应:NaxCn-xe-=nC+xNa+ D. 充电时电极Ⅰ与外电源正极相连
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【题目】中国政府承诺到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。CO2可转化成有机物实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中充入1molCO2和3molH2,一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g),测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。
(1)3~9min内,v(H2)=_______mol·L-1·min-1。
(2)平衡时CO2的转化率为______。
(3)平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数为______。
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【题目】取两份铝片,第一份与足量盐酸反应,第二份与足量烧碱溶液反应,同温同压下放出相同体积的气体,则消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为( )
A.1:1B.2:1C.3:1D.1:3
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【题目】以硼镁泥为原料制取的硫酸镁可用于印染、造纸、医药等工业。硼镁泥是一种工业废料,主要成分是MgO(占40%),还有CaO、MnO、Fe2O3、FeO、Al2O3、SiO2等杂质。从硼镁泥中提取MgSO4·7H2O的流程如下:
(1)实验中需用3 mol·L-1的硫酸500 mL,若用98%的浓硫酸(ρ=1.84 g·mL-1)来配制,量取浓硫酸时,需使用的量筒的规格为 ________(填字母)。
A.10 mL B.20 mL C.50 mL D.100 mL
(2)加入的NaClO可与Mn2+反应,方程式为Mn2++ClO-+H2O===MnO2↓+2H++Cl-,
欲使2moL Mn2+被氧化则至少需要氧化剂NaClO质量为______g;还有一种离子也会被NaClO氧化,该反应的离子方程式为______________________________________。
(3)滤渣的主要成分除含有Fe(OH)3、Al(OH)3外,还含有________、_________。
(4)在“除钙”步骤前,若要检验混合液中是否还存在Fe2+,简述检验方法:_____________________________________。
(5)已知MgSO4、CaSO4的溶解度如下表(溶解度单位为g/100 g水):
温度/℃ | 40 | 50 | 60 | 70 |
MgSO4 | 30.9 | 33.4 | 35.6 | 36.9 |
CaSO4 | 0.210 | 0.207 | 0.201 | 0.193 |
“除钙”是将MgSO4和CaSO4混合溶液中的CaSO4除去,根据上表数据,简要说明除钙的操作步骤:蒸发浓缩、_________。“操作Ⅰ”是将滤液继续蒸发浓缩,冷却结晶,__________,便得到了MgSO4·7H2O。
(6)若实验中提供的硼镁泥共100 g,得到的MgSO4·7H2O为86.1 g,则MgSO4·7H2O的产率为__________。
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【题目】某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活泼性,设计如图所示装置,下列推断合理的是( )
A. 若铬比铁活泼,则电子经外电路由铁电极流向铬电极
B. 若铁比铬活泼,则溶液中H+向铁电极迁移
C. 若铬比铁活泼,则铁电极反应式为2H++2e-=H2↑
D. 若铁电极附近溶液pH增大,则铁比铬活泼
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