氫氧化物 | Fe(OH)2 | TiO(OH)2 | Mg(OH)2 |
Ksp | 8.0×10-16 | 1.0×10-29 | 1.8×10-11 |
分析 鈦鐵礦和濃硫酸混合,鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4,反應(yīng)中無氣體生成,濃硫酸具有強(qiáng)氧化性,+2價(jià)Fe具有還原性,則+2價(jià)Fe被濃硫酸氧化生成Fe3+,然后向混合物中加入水、鐵屑,發(fā)生反應(yīng)2Fe3++Fe=3Fe2+,沉降過濾,濾液I中溶質(zhì)為TiOSO4和FeSO4,將濾液冷卻結(jié)晶得到副產(chǎn)品甲和溶液II,根據(jù)流程圖中溶液II中含有TiOSO4,則副產(chǎn)品甲為綠礬FeSO4•7H2O,先將溶液II中加入水并加熱,TiO2+水解生成H2TiO3,然后過濾回收硫酸,同時(shí)得到H2TiO3,煅燒H2TiO3,H2TiO3分解生成TiO2和水,乙能和氯氣、C在高溫下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成TiCl4,則乙是TiO2,在高溫條件下,用Mg和四氯化鈦發(fā)生置換反應(yīng)生成Ti;
(1)根據(jù)化學(xué)方程式為2R+C═2Fe+2TiO2+CO2↑,結(jié)合原子守恒可確定鈦酸亞鐵的化學(xué)式,鈦鐵礦精礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4,反應(yīng)中無氣體生成,依據(jù)氧化還原反應(yīng)分析,應(yīng)生成硫酸亞鐵和水;
(2)鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4,加入鐵屑,可防止Fe2+氧化;
①依據(jù)氫氧化鎂的溶度積常數(shù)進(jìn)行計(jì)算即可;
②已知TiO2+發(fā)生水解生成鈦酸(H2TiO3)沉淀,根據(jù)元素守恒寫出反應(yīng)的離子方程式;
(3)TiO2與焦炭、氯氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)制取TiCl4,同時(shí)得到CO氣體,根據(jù)電子守恒和原子守恒可得此反應(yīng)的化學(xué)方程式,防止碳與氧氣反應(yīng),應(yīng)可絕空氣加熱,除去鈦中混有的鎂,可根據(jù)金屬的活潑性選擇稀鹽酸溶解鎂;
(4)電解池的陽(yáng)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng);電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng);電解TiO2也可制得海綿鈦,變化是二氧化鈦在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng).
解答 解:鈦鐵礦和濃硫酸混合,鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4,反應(yīng)中無氣體生成,濃硫酸具有強(qiáng)氧化性,+2價(jià)Fe具有還原性,則+2價(jià)Fe被濃硫酸氧化生成Fe3+,然后向混合物中加入水、鐵屑,發(fā)生反應(yīng)2Fe3++Fe=3Fe2+,沉降過濾,濾液I中溶質(zhì)為TiOSO4和FeSO4,將濾液冷卻結(jié)晶得到副產(chǎn)品甲和溶液II,根據(jù)流程圖中溶液II中含有TiOSO4,則副產(chǎn)品甲為綠礬FeSO4•7H2O,先將溶液II中加入水并加熱,TiO2+水解生成H2TiO3,然后過濾回收硫酸,同時(shí)得到H2TiO3,煅燒H2TiO3,H2TiO3分解生成TiO2和水,乙能和氯氣、C在高溫下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成TiCl4,則乙是TiO2,在高溫條件下,用Mg和四氯化鈦發(fā)生置換反應(yīng)生成Ti;
(1)根據(jù)原子守恒可知鈦酸亞鐵的化學(xué)式為FeTiO3,鈦鐵礦精礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4,反應(yīng)中無氣體生成,依據(jù)氧化還原反應(yīng)分析,應(yīng)生成硫酸亞鐵和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:FeTiO3+H2SO4(濃)=TiOSO4+FeSO4+2H2O,
故答案為:FeTiO3;FeTiO3+H2SO4(濃)=TiOSO4+FeSO4+2H2O;
(2)鈦鐵礦和濃硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物之一是TiOSO4,加入鐵屑,可防止Fe2+氧化,故答案為:防止Fe2+氧化;
①Ksp[Mg(OH)2]=c(Mg2+)×c2(OH-)=1.8×10-11,故c(OH-)=$\sqrt{\frac{1.8×1{0}^{-11}}{0.0018}}$=10-4,故c(H+)=$\frac{1{0}^{-14}}{1{0}^{-4}}$=10-10mol/L,故此時(shí)pH=10,故答案為:10;
②已知TiO2+發(fā)生水解生成鈦酸(H2TiO3)沉淀和氫離子,其離子方程式為:TiO2++2H2O═H2TiO3↓+2H+,故答案為:TiO2++2H2O═TiO(OH)2↓(或H2TiO3)+2H+ );
(3)中間產(chǎn)品乙與焦炭、氯氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)制取TiCl4的方程式為TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO,防止碳與氧氣反應(yīng),應(yīng)可絕空氣加熱,可用稀鹽酸溶解鎂除去鈦中混有的鎂,
故答案為:TiO2+2C+2Cl2=TiCl4+2CO;隔絕空氣;稀鹽酸;
(4)電解池的陽(yáng)極是氧離子發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),導(dǎo)致氧氣等氣體的出現(xiàn),所以電極反應(yīng)式為:2O2-→O2↑+4e-,電解池的陰極發(fā)生得電子的還原反應(yīng),是二氧化鈦電極本身得電子的過程,即TiO2+4e-→Ti+2O2-;電解池中,電解質(zhì)里的陰離子O2-、Cl-均移向陽(yáng)極,
故答案為:正;TiO2+4e-→Ti+2O2-.
點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾,為高考常見題型,難度中等,注意把握實(shí)驗(yàn)的基本原理和物質(zhì)的性質(zhì).
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題
A. | 它們表示四種元素 | |
B. | ②③的化學(xué)性質(zhì)相同 | |
C. | ②表示的元素是金屬元素 | |
D. | ①表示的是原子,而④表示的是陰離子 |
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題
A | B | C | D | |
用品 | ||||
主要成分 | Fe | NaHCO3 | Si | Fe2O3 |
用途 | 可運(yùn)輸濃硫酸 | 發(fā)酵 | 光導(dǎo)纖維 | 涂料 |
A. | A | B. | B | C. | C | D. | D |
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